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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Escuela Profesional de Ingeniería Química

ARTÍCULOS Y PATENTES CIENTÍFICOS  DOCENTE: De la cruz Azabache Mario.

 GRUPO: 5

 INTEGRANTES: -REYES SILVA, David Gonzalo. -ROMERO RONQUILLO, Eyner Kingesley. -ROJAS AMBROSIO, Geraldine Verenise. -SIRLOPÚ CASTILLO, Brian Alexander. -VARGAS REYES, Demi Marisol. LIMA-PERÚ

RESUMEN

1. INTRODUCCIÓN 2. MARCO DE REFERENCIA 3. DE LOS TINTES Y COLORANTES NATURALES EN EL PERÚ 3.1 MATERIA PRIMA PARA LA ELABORACION DE TINTES Y COLORANTES 3.2 OBTENCIÓN DE TINTES Y COLORANTES NATURALES 3.3 APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA TEXTIL

4. PROBLEMÁTICA DE LOS TINTES Y COLORANTES 4.1 EN EL SECTOR ARTESANAL 4.2 EN EL SECTOR INDUSTRIAL

5. SOLUCIÓN A LA PROBLEMÁTICA DE TINTES Y COLORANTES 5.1 RENOVACIÓN EN LA INDUSTRIA TEXTIL 5.2 BENEFICIOS SOCIALES, ECONÓMICOS Y AMBIENTALES 5.3 PROPUESTAS ALTERNAS

6. OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 7. BIBLIOGRAFÍA APÉNDICES-ANEXOS

RESUMEN

ABSTRACT

1. INTRODUCCIÓN

2. MARCO DE REFERENCIA  Tintes Naturales: La palabra tinte proviene del latín “tintar”, que significa dar a una cosa un color distinto del que tenía. El tinte es una sustancia donde la porción de materia comparte determinadas propiedades intensivas que le da color a un objeto. Existe una variedad de tintes, sin embargo nos enfocaremos en los tintes naturales. Los tintes naturales son derivados de plantas, invertebrados o minerales. La mayoría de estos tintes son provenientes de plantas (raíces, frutos, corteza, hojas y madera) y otras fuentes naturales como los hongos o los líquenes.

 La Industria Textil: El sector textil y de confecciones abarca una serie de actividades que incluye el tratamiento de fibras naturales o artificiales para la elaboración de hilos, continúa con la fabricación y acabado de telas, y finaliza con la confección de prendas de vestir y otros artículos.

3. DE LOS TINTES Y COLORANTES NATURALES EN EL PERÚ

3.1 Materia prima para la elaboración de tintes y colorantes Las fuentes naturales de obtención de colorantes, son principalmente las plantas superiores(por encima de la superficie terrestre), también las algas, hongos y líquenes en el reino vegetal y ciertos tipos de insectos y algunos organismos marinos invertebrados dentro del reino animal. Cochinilla: La cochinilla (Dactylopius coccus Costa) es un insecto plaga que vive en la penca de las tunas constituye materia prima para la obtención de colorantes naturales como el carmín. El carmín es el nombre de los colorantes derivados de la cochinilla, los cuales pueden terminar en formas de lacas o líquidos

El Perú es el mayor productor de carmín de cochinilla, contribuyendo con el 80% de la producción mundial. En Ayacucho, la zona de mayor producción del país, existen aproximadamente 35 000 hectáreas de tunales; y en esta última década, por la alta rentabilidad de la cochinilla, se han realizado plantaciones en la costa, en la sierra e incluso en la selva alta, de pequeña como de mediana escala para beneficio de los agricultores y empresas. IMAGEN : http://cochinillaupc.blogspot.pe/

Queñua : Es uno de los arboles más resistentes al frio del mundo y crece por encima de los 4500 metros sobre el nivel del mar, regula el clima, previene la erosión de los suelos en el que se encuentra ya que almacena gran cantidad de agua por filtración. La mayoría habita entre Cusco, Apurímac, Ayacucho y Junín. De ellos se puede obtener una gama de colores beige.

Achiote:

Es un arbusto, su nombre científico es Bixa orellana L., es nativo de las zonas tropicales de América y se desarrolla principalmente en climas tropicales y subtropicales. Se cree que el lugar de origen del achiote es la cuenca amazónica, porque se encontraron especies del mismo género en este lugar. La planta del achiote es un arbusto de rápido crecimiento, puede medir de 2 a 6 metros. Tiene una gran capacidad de adaptabilidad y es

resistente a las sequías. Es capaz de producir cosechas abundantes en condiciones de poca lluvia, presentando una fuerte defoliación. http://www.repositorio.usac.edu.gt/1334/1/Zoila%20Concepcion%20Reyes%20Buenafe .pdf Se

utiliza

en

la

coloración

de

telas

con

una

gama

de anaranjados a amarillos y rosa. Se quita la tinta con la semilla de la capsula, y se hierve con agua por 20 minutos. Se necesita 100g de la semilla

Los frutos del achiote cuando están secos contienen en su interior semillas cubiertas de una sustancia colorante o pigmento llamado "Norbixina", El pigmento es extraído lavando las semillas con "soluciones alcalinas", luego el pigmento es separado mediante una "solución ácida".

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

    

La extracción del pigmento (norbixina) de las semillas del achiote se realiza con una solución de agua y ceniza de carbón vegetal o leña (solución alcalina) a la que luego se agrega jugo de una fruta ácida (solución ácida) como limón, lima, toronja. Primero debemos obtener una solución alcalina (solución que no es ácida). Para esto se selecciona un kilo y medio de ceniza de leña o carbón eliminando impurezas. Se coloca en un balde plástico de 20 litros de capacidad y se añaden 12 litros de agua. Después de agitar con una paleta durante 5 minutos se filtra con una tela de tocuyo. El líquido obtenido se llama solución alcalina o lejía y debe guardarlo (Fig. 1). Pesar 10 kilos de semilla seca de achiote y la molemos ligeramente con una moledora manual de granos. Para hacer la extracción del colorante se utilizará un recipiente metálico de 30 litros de capacidad y cubrimos el interior de éste con una tela de tocuyo. Colocar esta olla de 30 litros dentro de otra de 45 litros de capacidad que contiene agua. (Fig. 2) Agregar 12 litros de solución alcalina más 8 litros de agua limpia en la olla de 30 litros. Calentar hasta que el agua del recipiente de 45 litros llegue a los 60º C.

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  

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    



La tela del recipiente de 30 litros servirá de tamiz o filtro (Fig. 3) y cuando se alcanza los 60 grados de temperatura se agrega 10 Kilogramos de achiote molido al tamiz, se agita durante 10 minutos con una paleta de madera. Levantar el tocuyo y escurrirlo en el recipiente de 30 litros para recuperar todo el líquido coloreado. El líquido coloreado se traslada a otro recipiente plástico de 50 litros. Introduzca nuevamente el tocuyo con el achiote, agitar durante 5 minutos, y escurrir nuevamente. El líquido colorante separar al recipiente de 50 litros y se agrega 10 litros de agua a 60 grados de temperatura (Se puede repetir una tercera vez este proceso). Acidificación: El líquido del recipiente plástico de 50 litros ha reunido 40 litros de solución colorante (12+8+10+10), a este total agregarle 1 litro de jugo de fruta cítrica como limón, lima, toronja, agitando permanentemente. (Fig. 3) Dejar en reposo por una hora hasta que el colorante se deposite al fondo del recipiente. Filtración y secado: La mezcla se filtra en el tocuyo y se desecha la parte líquida. El filtro con el colorante precipitado se expone en bandejas de metal para secarlo al sol y al aire. (Fig. 4) Remover periódicamente el colorante para un secado uniforme. Separación y almacenamiento: Una vez seco el colorante, se separa del "lienzo" filtrante con un cuchillo. Se procede a secarlo completamente en recipiente de fondo plano. Finalmente puede ser molido para obtener un polvo muy fino, que se almacena en recipientes plásticos cerrados.

Capacidad:  

Las variedades de achiote con mayor rendimiento de norbixina se identifican por la forma de la "cápsula". La verde redondeada es la de mayor producción. El rendimiento puede variar de 680 a 330 gramos por 100 kilogramos de cápsula.

Ventajas:  

Es un producto natural. La tecnología es adecuada para la producción de pequeños volúmenes

Condiciones de uso de la tecnología: 

Es importante cumplir los requisitos de limpieza de los recipientes para evitar reacciones químicas inesperadas debido a las impurezas.

Qaqasunka : Es una planta que proviene de las zonas altas y se concentra en la zona amazónica del Perú Tiñe colores amarillos pastel , beige y anaranjados suaves.

 Fuentes de origen vegetal:

1 2 3 4 5

NOMBRE COMÚN Cebolla

PARTE DE LA COLORACIÓN PLANTA Cáscara - Amarillo ocre - Verde oscuro Cedro nogal Hojas, tallos y -Gama marrón corteza Quinsacucho Hojas y tallo -Verde claro Tara Kiswara

Qaqasunka

7

Queñua

8 9

Diente de león Hoja Thola o tula Hoja

11

12

Eucalipto

Achiote

Airampo

-Alumbre -Sulfato ferroso Ninguno Ninguno

Fruto y semilla Grises y azul Ninguno acero Flor Tonos amarillos y Ninguno anaranjados Ninguno -Tonos amarillo (qaqasunka de Todo pastel, beige zona alta) -Tonos Ninguno (qaqa anaranjados sunka de zona de valle) Corteza Beige Ninguno

6

10

MORDIENTE

Verde claro Verde claro

Aserrín, corteza Marrón y y hojas sus derivados Gama de Semillas anaranjados a amarillos Rosa Semillas Morado Gris

Ninguno Ninguno Ninguno Alumbre

Ninguno Ninguno Sulfato de cobre

 Fuentes de origen animal:

NOMBRE COMÚN 1. Cochinilla

FORMA DE USO Molido

COLOR -Gama de rojos -Carmín -Morado

MORDIENTE -Ninguno -Jugo de limón -Orín

3.2 Obtención de Tintes y Colorantes El procedimiento común para extraer de forma artesanal el colorante de la planta o animal que lo contiene (excluidos siempre los indigoides) es la decocción (echa de vegetales u otras sustancias tras haber sido filtradas por un líquido mientras éste estaba en ebullición.)De la materia prima durante un tiempo variable, generalmente no inferior a una hora. El procedimiento a seguir para la extracción depende de la fuente, entre las más usadas tenemos:

 En la Cochinilla: 6.08.1

MÉTODO FRANCÉS (19,34)

Procedimiento: 1. Extracción. Agua desionizada 1,500 mL. Cochinilla molida y desengrasada 100 g. Ebullición 15 minutos, reposo, decantación del líquido y filtración en caliente Re–extracción de la cochinilla residual. Los líquidos de las filtraciones se trasegan a la marmita para el laqueado. 2. Laqueado. Volumen de la solución 5,500 mL. Adición de 4 g de bitartrato de potasio. Ebullición 10 minutos. Añadir 10 g de sulfato doble de aluminio y potasio. Ebullición 15 minutos. Reposo 24 horas para la sedimentación de la laca. 3. Separación de la laca. Decantación del líquido y filtración al vacío de la laca sedimentada. 4. Secado de la pasta–carmín. A 35–40ºC. 5. Molienda. Laca color violeta con 52% de ácido carmínico.

MÉTODO DE THORPE (34,41)

Procedimiento: 1. Extracción. Agua desionizada 1,500 mL Cochinilla molida y desengrasada 100 g. Ebullición 15 minutos. Reposo, decantación del líquido y filtración en caliente. Re– extracción de la cochinilla residual con agua. Los líquidos de las filtraciones se trasegan a la marmita para el laqueado 2. Laqueado. Volumen de la solución 5,500 mL Adición de 16 g de sulfato doble de aluminio y potasio. Ebullición 15 minutos Reposo para la sedimentación de la laca 3. Separación de la laca. Decantación del líquido. Separación de la laca sedimentada, por filtración al vacío. 4. Secado de la pasta–carmín. A 35–40ºC en estufa o en desecador al vacío 5. Molienda. En molino de martillos. Laca color violeta con 61% de ácido carmínico. MÉTODO DE CARRÉ (5,6) Procedimiento: 1. Extracción. Agua desionizada 1,500 mL. Carbonato de sodio 24 g. Ácido cítrico 28 g. Cochinilla molida y desengrasada 100 g. Ebullición 15 minutos, reposo, decantación del líquido y filtración en caliente. Re–extracción de la cochinilla residual. Los líquidos de las filtraciones se trasegan a la marmita para el laqueado. 2. Laqueado. Volumen de la solución 5,500 mL. Adición de 32 g de sulfato doble de aluminio y potasio. Ebullición 15 minutos y reposo para la sedimentación de la laca. 3. Separación de la laca. Decantación del líquido y filtración al vacío de la laca sedimentada. 4. Secado de la pasta–carmín. A 35–40ºC 5. Molienda. En molino de martillos. Laca color rojo intenso con 52% de ácido carmínico.

MÉTODO AMERICANO Procedimiento: 1. Extracción. Agua desionizada 500 litros con 3,5 kg de carbonato de sodio y 0,3 kg de la sal tetrasódica del ácido etilendiaminotetraacético EDTA. Cochinilla molida y desengrasada 35 kg. Ebullición 15 minutos. Reposo y decantación del líquido que es pasado por una manga de tela a un tanque de paso. Re–extracción de la cochinilla residual de la manera usual, pH=9,0–9,5. Al extracto añadir ácido cítrico hasta pH=8,0. Dejar reposar y decantar el líquido pasando por un pedazo de tela a un tanque de reposo. 2. Filtración Al extracto del tanque de paso añadir ayuda filtrante y pasar por un filtro de placas a la marmita de laqueado. La solución filtrada acidular con ácido cítrico a pH=6,00 3. Análisis y cálculo de los complejantes. Volumen de la solución 2,000 litros. Análisis químico del contenido de ácido carmínico. Calcular los pesos de sulfato de aluminio y de carbonato de calcio. 4. Laqueado. Calentar a 95ºC y añadir el sulfato de aluminio. Tiempo de reacción 15 minutos. Agregar el carbonato de calcio. Tiempo de reacción 30 minutos. Acidular con ácido cítrico a pH=5,30-5,10. Ebullición 15 minutos y reposo. Acidular con una solución de ácido sulfúrico a pH=2,5-3,0. Dejar enfriar a la temperatura del ambiente. 5. Separación de la laca–carmín. Decantación del líquido y filtración al vacío o centrifugación, para la separación de la pasta de carmín sedimentada

6. Esterilización de la pasta-carmín. En autoclave para eliminar las bacterias, levaduras y hongos. 7. Secado de la pasta–carmín. A 45ºC. 8. Molienda y pulverización. 9. Control de la pureza, color y fuerza de tinte. 10. Estandarización por mezcla. Para el color (amarillo o azul), fuerza de tinte y concentración del ácido carmínico. 11. Pesaje y envasado.

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/libros/quimica/pigmentos/archivos%20pd f/tecnologia.pdf

La cochinilla Dactylopius coccus hembra posee en su interior el componente tintóreo llamado ácido carmínico, el cual, mediante un proceso industrial o casero, puede ser extraído para que posteriormente se elabore el colorante natural Carmín de Cochinilla, -

Materiales: 

Agua destilada 3000 ml



Ácido cítrico 1,2 g



Carbonato de sodio 1 g



Cochinilla desengrasada 100,0 g



Glicerina 2,0 ml

-

Procedimiento: A 1,000 ml de agua se añade ácido cítrico y carbonato de sodio. A la solución se agrega la cochinilla molida y se calienta a ebullición 30 minutos. Se deja en reposo, decanta el líquido y filtra en caliente. La cochinilla residual se re–extrae con agua y los líquidos de la filtración se trasegan a un recipiente. La solución obtenida se concentra por destilación a presión reducida; al extracto se añade glicerina.

 En la queñua: Materiales:

-

-



Agua destilada 1.5 L



Queñua 300 g



Sulfato de cobre 10 g

Procedimiento Se hace hervir el agua junto con los 300g de queñua durante 60 minutos aproximadamente .Luego de haber sacado todo su tinte, filtrarlo para luego volver a ponerlo al fuego e incorporar 10 g de sulfato de cobre, revolver hasta que se mezcle bien. A la solución obtenida se decantara en un recipiente para luego ser usado en el proceso de teñido.  En la qaqasunka : Materiales :  Agua 5 L

-



Qaqasunka 360 g



Flor de qolli 5 L

Procedimiento

Se hace hervir el agua con los 360g de qaqasunka durante 60 minutos aproximadamente y colar al haber sacado todo su tinte. Luego volver a

poner al fuego e incorporar los 5L de flor de qolli y revolver hasta que se mezcle bien. Al terminar el proceso separarlo para el proceso de teñido.

 El Achiote Forma tradicional  El rendimiento de extracción es muy pequeño y requiere demasiado tiempo por lo tanto no es recomendable para la extracción a nivel industrial. Para iniciar la extracción, a la semilla se le realizan lavados con agua caliente, dejándolas en remojo durante varios días. Después se separa la solución coloreada de las semillas por medio de una malla, la solución se concentra a fuego lento y cuando adquiere una forma de pasta, se coloca en moldes y se seca al sol  Separamos las semillas, las ponemos a hervir hasta que desprendan todo su tinte y luego se separa el residuo de las semillas. Dejamos fermentar por una semana para obtener una pasta sólida. Forma industrial Selección del proceso de extracción del colorante Entre los diferentes métodos y solventes conocidos para extraer el colorante del achiote, se escoge, para llevar a cabo los ensayos a escala de laboratorio, el que emplea una solución de hidróxido de potasio, con base en los siguientes criterios: • Estudios realizados con diferentes solventes, muestran que el colorante con mejor rendimiento y calidad, es el obtenido utilizando hidróxido de potasio en solución (Jaramillo, 1992). • Según Proexport, el solvente que extrae un porcentaje de compuesto activo por encima del 30%, además del acetato de etilo, es el hidróxido de potasio; lo cual es determinante en el momento de exportar el colorante (Jaramillo, 1992). • La utilización del hidróxido de potasio como solvente, cuando se recurre al método de extraer el colorante con una solución de álcali, es muy común entre algunas empresas extranjeras; entre ellas se encuentra KALSEC, una empresa localizada en Estados Unidos dedicada a la extracción del colorante de achiote, Annatto, no sólo con una solución alcalina, sino también con aceites vegetales, óleo-resinas, entre otros, encontrando que el hidróxido de potasio es el indicado para realizar dicha extracción con solución alcalina (Kalsec, 2001). • De los solventes aceptados es el más económico, porque aunque algunos pueden ser recuperados por destilación al vacío, éste es un procedimiento que implica costos adicionales para el proceso. Descripción del proceso de extracción

Las variables del proceso se determinan a partir de una secuencia de actividades que se inicia con la selección adecuada de las semillas, porque se ha comprobado que mientras más frescas se encuentren, mejor rendimiento y calidad se obtiene (Jaramillo, 1992). Se determina la humedad de las semillas dejando un peso determinado de éstas en una estufa a 110º C, durante dos horas hasta alcanzar su peso constante. La diferencia de pesos sirve para calcular el porcentaje de humedad. Las semillas pesadas, se dejan en remojo en la solución alcalina (KOH) por un período de 12 horas. Luego se separa la solución coloreada y las semillas que quedan se mezclan con otra parte de la solución de KOH y se agitan durante un tiempo que se determina experimentalmente. Después de la agitación, las semillas se separan nuevamente, se lavan con solución de KOH y se secan al sol, y las soluciones coloreadas resultantes se mezclan. A esta solución básica se le disminuye el pH con ácido sulfúrico para precipitar el colorante. Así se obtiene una suspensión del colorante, con un pH ácido y un color rojo intenso. De esta mezcla se parte para obtener el colorante en diferentes presentaciones, según la aplicación que se quiere dar, bien sea en polvo o en solución. Para efectos de experimentación en el laboratorio, el proceso continúa hasta obtener el colorante en polvo; para tal efecto, la solución acidificada se filtra al vacío para acelerar el proceso, con el fin de obtener una torta del colorante que se seca en un horno. Finalmente la pasta obtenida se muele en mortero, para conseguir el colorante en polvo y se pesa para determinar rendimientos. Variables del proceso (Saldarriaga, 2001) El proceso, cuya secuencia de actividades se ilustra en la figura 3, tiene diferentes variables, unas más importantes que otras, pero finalmente todas intervienen en éste para lograr un buen rendimiento: concentración del solvente, relación cantidad de semilla a volumen de solvente, tiempo de agitación, velocidad de agitación, pH y temperatura de secado. Concentración del solvente: Como se deben emplear bajas concentraciones de álcali para no degradar el colorante, este parámetro se maneja como variable del proceso porque, en parte, de ella depende el desprendimiento del colorante de las semillas, teniendo en cuenta que en los estudios realizados se han trabajado concentraciones entre 0.5% P/V y 2% P/(peso por volumen) (Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992). Relación cantidad de semilla-volumen de solvente: Es una variable importante porque indica cual debe ser el volumen adecuado de solvente para un peso determinado de semillas. En los ensayos realizados se manejan relaciones de 1:2, 1:3 y 1:4, con resultados muy cercanos a los obtenidos con la relación 1:3, encontrada en la literatura. Por lo tanto, y teniendo en cuenta las relaciones utilizadas por Mosquera y Jaramillo (Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992), ésta es una de las variables que se evalúan. Tiempo de agitación: El tiempo de agitación es otra de las variables que se debe considerar en el proceso, porque es necesario determinar cuánto tiempo deben permanecer las semillas en agitación para retirar la máxima cantidad de colorante, sin que éstas comiencen a desprender

impurezas o quede buena parte de colorante sin separar. Se han trabajado diferentes tiempos de agitación, entre 30 y 60 minutos, según ensayos realizados por Mosquera y Jaramillo (Mosquera, 1989; Jaramillo, 1992). Velocidad de agitación: La velocidad de agitación es otro parámetro importante, porque a bajas velocidades se obtiene un mayor rendimiento. Por limitaciones del equipo usado en el laboratorio, la mínima velocidad obtenida fue de 140 rpm, la cual se fija como un parámetro definido por las características del agitador. pH: Cuando se desea que la presentación final del colorante sea en polvo, se requiere precipitar el pigmento con ácido sulfúrico antes de filtrar. En un intervalo entre 2 – 2,5 se obtiene un mayor rendimiento en la precipitación (Jaramillo, 1992). Temperatura de secado: Se usa una temperatura máxima de 57ºC para el secado, porque experimentalmente se ha encontrado, en estudios anteriores, que a temperaturas por encima de 60°C la bixina se degrada, disminuyéndose la calidad del colorante y el rendimiento del proceso (Jaramillo, 1992). file:///C:/Users/HP/Downloads/899-1-2734-1-10-20120613.pdf

Extracción con álcali acuoso Según estudios realizados anteriormente, este proceso de extracción brinda un mayor rendimiento y mejor calidad del colorante natural de achiote. La extracción inicia realizando lavados con solución alcalina a las semillas de achiote. Las extractos colorantes resultantes se unen y se neutralizan con 19 ácido sulfúrico, precipitando de esta manera el colorante. Posteriormente se filtra el colorante y si se desea colorante en polvo se seca a una temperatura menor a 60 grados Celsius, ya que si la temperatura es mayor degrada el colorante. La bixina contenida en las semillas de achiote es un ácido carboxílico que al agregarle álcali acuoso, forma sales de álcali soluble en agua, esto facilita la extracción del colorante. http://www.repositorio.usac.edu.gt/1334/1/Zoila%20Concepcion%20Reyes%20Buenafe.pd f

3.3 Aplicación en la industria textil La aplicación que se le da a los tintes y colorantes naturales en la industria textil peruana es la del teñido de fibras textiles. Teñir consiste en transferir un colorante a una fibra textil a través de un medio acuoso. La primera cualidad más importante que caracteriza a los tintes, es que deben ser hidrosolubles. El teñido de fibras textiles con colorantes se realiza en una disolución acuosa de teñido. El proceso de teñido se puede describir en varias etapas: El colorante pasa a fase líquida para llegar hasta

la fibra, posteriormente, el colorante pasa a fase sólida sobre la superficie de la fibra y finalmente el colorante ingresa al interior de la fibra estableciendo enlaces para fijarse dentro de la misma. Para el proceso del fijado se usan mordientes que son sustancias que favorecen a la fijación del colorante en las fibras textiles. El mordiente se puede aplicar a la fibra antes o después del teñido, y generalmente se agrega el mordiente en agua caliente junto con la fibra. Son utilizados para variar las tonalidades del color agregándolos en la parte final del teñido.

Entre los mordientes más usados tenemos: 

Alumbre ( KAl(SO4)2.12H2O ): Es un polvo blanco que es seguro de manejar y fácil de usar porque no es tóxico. Produce colores claros y vivos y proporciona buena solidez ante la luz.



Sulfato de cobre ( CuSO4 ): Se presenta en forma de cristales azul turquesa, pero es tóxico. Como mordiente

oscurece

los

colores

y

a

menudo da un tono verdoso y da buenas solidez ante la luz . 

Sulfato ferroso ( FeSO4 ): Se presenta como un polvo verdoso que al disolverse

presenta un

color

herrumbroso .Como mordientes da tonos

oscuros como negros y grises , también proporcionan resistencia del tinte natural en la fibra textil.



Crémor tártaro (ácido tártaro de potasio KHC4H4O6): Es un polvo blanco con apariencia de azúcar. Es usado antes del teñido y se emplea principalmente para neutralizar el maltrato que reciben las fibras textiles con los mordientes y ayuda a igualar los tintes dándoles brillo y uniformidad. No es recomendable en las fibras vegetales y por lo tanto debe

utilizarse

preferentemente

un

mordiente

como el

sulfato

de

aluminio o sulfato de hierro.

Proceso de teñido artesanal En forma general se hace hervir el agua junto con el tinte natural y colocar y mover la fibra textil. Luego tinturar y agregar el mordiente. Reservar, enjuagar y finalmente culminado el proceso de teñido, se lavarán las fibras con jabón

suave. Se recomienda secar bajo la sombra, de preferencia en un lugar frío y con poca luz, hasta que seque y se fije el color.

Aplicación de cochinilla 

TEÑIDO DE LANA CON PIGMENTOS NATURALES Los pigmentos que proceden de los animales y de las plantas, fueron empleados por los pobladores del Perú pre–hispánico, para teñir la lana (7,9,20,32,33,42). Utilizaron la cochinilla para teñir de rojo intenso, escarlata y violeta, también emplearon las especies de los géneros Galium y Relbunium (36,43) para el rojo brillante y el negruzco. La cochinilla hembra adulta produce el ácido carmínico y las especies de las plantas de los géneros Galium y Relbunium elaboran la

purpurina, la seudopurpurina y xantopurpurina. Estos pigmentos pertenecen al grupo de las quinonas a-hidroxiladas polisustituidas que reaccionan con los iones metálicos formando complejos coloreados, cuyos matices varían con los mordientes empleados y condiciones del teñido. En la Tabla N° 2 se presenta una relación de 30 especies de la flora peruana que son utilizadas como recursos para el teñido artesanal de la lana mordentada. Consideramos que estas especies son fuentes promisoras para la obtención de quinonas a–hidroxiladas.  MORDENTADO DE LA LANA La lana está formada por proteínas complejas en hélice a y contie- nen los grupos funcionales –OH, –NH2,–CO–NH–,–COOH y–S–S. Estos grupos son donadores de pares de electrones y con los iones metálicos como el Al+3, Fe+3, etc., forman enlaces fibra–mordiente que con la quinona a–hidroxilada dan complejos de coordinación coloreados. Los mordientes utilizados son: sulfato de aluminio, sulfato doble de aluminio y potasio, sulfato de aluminio natural, llamado en quechua “qollpa”, hidróxido de aluminio, cloruro de aluminio, sulfato ferroso, cloruro férrico, sulfato de cobre, sulfato de cobre natural “alcaparrosa”, cloruro estannoso, bicromato de potasio, barro podrido, orina fermentada, etc.



EFECTO DE LOS REACTIVOS EN EL TEÑIDO La adición de ciertos reactivos durante el teñido de la lana produce variaciones en el brillo y el color. Reactivo Ácido acético Ácido cítrico Acetato de amonio Bicromato de potasio Cloruro estannoso

Efecto en el teñido Brillo en el lavado Matiza el color, al amarillo Facilita la penetración Brillo intenso del color Laca brillante

tártaro Fosfato de potasio, acetato de potasio y ácido acético Orina fermentada Sulfato de cobre Sulfato ferroso Sulfato de sodio 

Brillo del color Ajustar y mantener el pH

Matiza el color al azul Desplaza el amarillo al verde Oscurece y ensucia el color Iguala el color

REACTIVOS PARA TEÑIR 100 g DE LANA Para teñir 100 g de lana con una solución colorante que se obtiene por extracción acuosa con 10 g. de cochiniIla, se emplean los reactivos que se indican . Los porcentajes pueden variar para los matices oscuros o claros. Reactivos Sulfato de aluminio Sulfato de cobre Sulfato ferroso Cloruro estannoso Cremor tártaro Ácido oxalico Bicromato de potasio



% en peso 5 - 10 2- 4 5- 6 4- 6 2- 4 1- 2 2- 3

PREPARACIÓN DE LA LANA PARA EL TEÑIDO La lana para ser teñida debe estar limpia y desengrasada, para lo cual la lana se remoja en agua caliente y se lava con jabón neutro, para eliminar la materia grasa, suciedad e impurezas. Se enjuaga bien con agua caliente varias veces y se deja escurrir y húmeda se pasa al proceso de teñido.



FÓRMULAS PARA TEÑIR LANA La cochinilla tiñe de colores: rojo intenso, rojo carmesí y morados, la lana mordentada con sales de aluminio, estaño, hierro, ácido cítrico y cremor tartaro, con variaciones de la concentración de la

solución colorante.  ROJO INTENSO Fórmula: Lana natural de oveja Cochinilla Agua desionizada Bicloruro de estaño Cremor tártaro

10,0 g 1,0 g 0,6 g 0,5 g

Procedimiento: Solución colorante. Extraer la cochinilla con 50 mL de agua en ebullición durante 10 minutos. Dejar reposar, decantar el líquido y filtrar por un cedazo. Re–extraer la cochinilla residual con 50 mL de agua. Para el teñido, trasegar los líquidos de las filtraciones. Solución mordiente. Disolver el bicloruro de estaño y el cremor tártaro en 50 mL de agua. Teñido. Introducir la lana no mordida en la solución colorante, luego calentar a ebullición durante 10 minutos removiendo la lana. Sacar la lana del baño y dejar escurrir. A la solución colorante añadir la solución mordiente, introducir la lana y calentar a ebullición por 10 minutos. Sacar la lana del baño y dejar enfriar. Lavar con agua y secar. Reservar el baño de la solución colorante, para teñir al rojo.  ROJO CARMESI Fórmula: Lana natural de oveja Cochinilla Agua desionizada Sulfato de aluminio Cremor tártaro

10,0 g 1,0 g 2,5 g 2,0 g

Procedimiento: Solución colorante. Extraer y re–extraer la cochinilla con agua. Solución mordiente. Disolver el sulfato de aluminio en 25 mL de agua. Mordentado. Introducir la lana mojada en la solución mordiente y calentar a ebullición durante 10 minutos, removiendo la lana. Sacar la lana del baño y dejar escurrir. Teñido. Introducir la lana mordida en la solución colorante, calentar a ebullición durante 10 minutos y remover la lana. Sacar la lana del baño y añadir el cremor tártaro. Volver a introducir la lana y calentar por otros 10 minutos. Sacar la lana del baño y lavar con agua. Dejar secar.  Color ROJO Fórmula: Lana natural de oveja Agua desionizada Ácido cítrico

10,0 g 0,5 g

Procedimiento: Solución colorante. Utilizar el baño residual del rojo intenso. Introducir la lana mojada en el baño de la solución colorante y calentar a ebullición por 10 minutos. Añadir 0,5 g de ácido cítrico y dejar en ebullición 5 minutos adicionales. Sacar la lana del baño y enfriar. Lavar con agua y secar. Color VIOLETA OSCURO Fórmula. Lana natural de oveja Cochinilla molida

10 g 1g

Sufato de aluminio Sulfato ferroso

2,5 g 0,1 g

Agua desionizada Procedimiento: Solución colorante. Extraer la cochinilla con 50 mL de agua a ebullición durante 10 minutos. Dejar en reposo, decantar el líquido y filtrar de la manera usual. Solución mordiente. Solubilizar el sulfato de aluminio, en agua. En otro recipiente hacer lo mismo con el sulfato ferroso. Mordentado. La lana mojada introducir en la solución mordiente de sulfato de aluminio y calentar a ebullición por 10 minutos. Sacar la lana de la solución y dejar escurrir Teñido. El baño de la solución colorante calentar a 60ºC, introducir la lana mordida y calentar a ebullición por 10 minutos. Sacar la lana del baño y añadir la solución de sulfato ferroso. Volver a introducir la lana en el baño y calentar a ebullición durante 10 minutos. Sacar la lana del baño, dejar enfriar, lavar con bastante agua y secar. Guardar el baño residual del teñido para el violeta.

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/libros/quimica/pigmentos/archivos%20pdf/t ecnologia.pdf

4. PROBLEMÁTICA DE LOS TINTES Y COLORANTES 4.1 En el sector artesanal Utilizar tintes naturales es demasiado costoso. En efecto comprar las cantidades de frutos requeridos casi es de un costo muy alto para un artesano promedio. Otro

problema es que el uso del agua es elevado, tanto en la preparación de la fibra y todo el proceso hasta llegar al final que es la etapa de lavado. La producción de los colorantes sintéticos provocó la desaparición de la importancia de los naturales. Sin embargo, los problemas más relevantes son aquellos generados por los efectos de los colorantes, volviéndose a poner de nuevo a los colorantes naturales al centro de atención científica. Durante los últimos 10 años, el uso de los colorantes naturales en el ámbito mundial se ha incrementado en forma casi exponencial, debido a la

instrumentación

de

normas

ambientales

en

la

industria

alimenticia,

farmacéutica y cosmética establecidas en varios países. A continuación se mostrará 2 casos que ejemplifican los problemas en la industria artesanal:

 Alza de precios de la cochinilla: -

El aprovechamiento de la cochinilla está subexplotado, por falta de un adecuado manejo, a pesar de la existencia de paquetes tecnológicos al alcance del agricultor, lo que va en desmedro de la producción y calidad del producto. El agricultor es un simple recolector de la cochinilla y no realiza trabajos de manejo como son: limpieza del área, podas, raleos, infestación etc., por lo que la producción es muy baja.

-

Su extraordinaria demanda ha producido durante el 2010 un alza de precios de hasta cinco veces los precios del año anterior. En el Perú, principal productor y exportador mundial de cochinilla, los precios por kg fluctúan sobre los 100 dólares.

 Achiote: -

Pero, la baja calidad del achiote peruano también supone otros problemas, porque lo que se paga por kilo es la mitad de lo que podría pagarse tomando como referencia otros precios en el mercado internacional. Una realidad que desmotiva a los agricultores, quienes optan por otros cultivos más rentables como el café.

-

A pesar de estas dificultades, Perú es el tercer proveedor de achiote en el mundo, luego de Brasil y África vista como un bloque. Pero mientras Brasil destina gran parte de su producción a su mercado interno, en África la siembra se realiza en épocas del año en las que en el Perú no se cultiva.

El proceso de elaboración de productos textiles consiste en un gran número de operaciones unitarias que utilizan diversas materias primas como algodón, lana, fibras sintéticas o mezclas de ellas. El impacto ambiental de sus efluentes líquidos es muy variado. En general las corrientes de agua de descarga provienen principalmente del desgomado (15%), descrude y macerado (20%), del blanqueo, teñido y lavado (65%). La cantidad de agua empleada en los procesos textiles varía en forma considerable dependiendo del proceso específico y del equipo de la planta. En promedio se han reportado entre 125 y 170 litros de agua por kilogramo de producto De acuerdo con los datos anteriores, una de las etapas más contaminantes dentro del proceso de fabricación de prendas de vestir es el teñido debido a los colorantes sintéticos que se utilizan. Se estima que la producción mundial anual es de 10 millones de toneladas de colorantes, de las cuales, los colorantes azo representan cerca del 70% (Wang, 2006). 4.2 En el sector industrial El uso de colorantes sintéticos representa un problema debido a su toxicidad intrínseca y los efectos causados en el ambiente, originados por los desechos que llegan a los efluentes, tanto por su elaboración como en los procesos de tinción. Considerando estos antecedentes se pretende en esta investigación probar la eficacia de algunos pigmentos naturales como una alternativa en el proceso de teñido de la lana con el propósito de disminuir la contaminación producida por la industria textil. La industria química se ha visto obligada a encontrar vías para mantener su competitividad en el mercado. Los principales problemas a los que se tienen que enfrentar en la industria tintorera son:  Prevención de la escasez de agua, que va acompañada de importantes conflictos de suministro y de un aumento en el coste de la misma. Límites de contaminación del vertido cada vez más estrictos.  Enormes presiones medioambientales en el ámbito jurídico y legislativo.  Prohibición,

y

por

lo

tanto

búsqueda

de

sustitutos,

de

sustancias

potencialmente peligrosas para el entorno o para el ser humano. Las industrias químicas se han implicado con la causa del desarrollo sostenible centran en ella la investigación de sus nuevos productos.

y

Los bio-colorantes son colorantes sintéticos que proporcionan un menor impacto ambiental manteniendo o superando las características técnicas. Los bio-colorantes canalizan sus mejoras en:  Aumentar las afinidades de los productos por la fibra que se traduce en :  Acción Mayor agotamiento Beneficio Reducción de la coloración de los efluentes  Reducción cantidad de colorante empleado  Reducción de la coloración de los efluentes Reducción emisiones CO  Reducción del tiempo de tintura 2 Ahorro energético  Reducción de productos auxiliares  Reducción en la contaminación de los efluentes

http://mangasisa.com/los-tintes-textiles/

 Reducción de lavados

5. SOLUCIÓN A LA PROBLEMÁTICA DE TINTES Y COLORANTES 5.2 Beneficios sociales, económicos y ambientales -

Seguridad: Este es uno de los aspectos más destacables. A pesar de que no todos los tintes naturales son 100% seguros, en general son menos tóxicos que los tintes sintéticos. Algunos tintes naturales se permiten como aditivos alimentarios y muchos tienen propiedades farmacológicas.

-

Se obtienen de fuentes renovables. Por tener su principal origen en las plantas, estas pueden cultivarse y, por lo tanto, provienen de un recurso renovable.

-

Son biodegradables en un corto plazo. No generan un problema de desecho, siempre y cuando no haya un exceso y pueden usarse como fertilizantes

-

A pesar de que tienen poca fijación a las prendas teñidas, comparado con los tientes sintéticos, tampoco tiñen las prendas adyacentes en el proceso de lavado.

-

Muchos de los tintes naturales absorben los rayos ultravioleta y protegen de la radiación solar.

-

Muchos tintes naturales tienen propiedades antimicrobianas que son pasadas a la tela teñida.

-

Las propiedades medicinales de las plantas con las que se tiñe, son transmitidas a la persona que usa la prenda por absorción de la piel