FACULTAD DE INGENIERIA AGROINDUSTRIAL

SEDE – JUANJUI

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

TECNOLOGIA AGROALIMENTARIA NO ALIMENTARA

PRACTICA N° 03

ALUMNO : Gini Di Marco Hidalgo SotoNeyva Monzón ZatalayaGliser Vilches Vargas

DOCENTE : Ing.

FECHA DE ENTREGA : 11/07/14

EXTRACCION Y ESTABILIZACION DE COLORANTES NATURALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN MARTÍN

JUANJUI –

PERÚ

2014

INTRODUCCIÓN

Los colorantes son uno de los grupos de productos químicos industriales de mayor uso, producidos y utilizados en grandes cantidades bajo una gran variedad de denominaciones comerciales y químicas en casi todas las industrias. Un colorante es un compuesto que al aplicarse a un sustrato (casi siempre a una fibra textil, pero también a cuero, papel, algún material plástico o alimento) se le confiere un color más o menos permanente. Un colorante se aplica en solución o dispersión y el sustrato debe tener cierta afinidad para absorberlo.

Los colorantes en general son solubles en el medio en el que se aplican o en el producto final. Un pigmento, por el contrario, está compuesto por partículas diminutas de un compuesto colorido disperso en un medio en el que es insoluble. Los pigmentos no se adhieren a los sustratos en la misma forma que los colorantes. En lugar de esto se, se dispersan en un vehículo adherente (casi siempre un polímero) que se adhiere al sustrato. Los pigmentos son importantes en las aplicaciones en que la insolubilidad e esencial, como son las tintas de impresión, donde un colorante se esparcía o “sangraría” sobre el área en que se aplica.

Los pigmentos tienen también mayor opacidad, poder cubriente y resistencia al calor, por lo tanto es de valor en pinturas y en coloración de plásticos. Las principales propiedades de que los colorantes de colorantes buscan son color, resistencia a la luz y adherencia al sustrato para que el color no se desvanezca, se desgaste o se extraiga por lavado. También es importante el nivelado del colorante (la uniformidad de color en una gran área); se busca facilidad de aplicación, lo mismo que compatibilidad con otros colorantes. El colorante no debe dañar la fibra. El costo es relativamente poco importante porque los colorantes se usan en pequeñas cantidades. Un colorante es un compuesto que al aplicarse a un sustrato le confiere un color más o menos permanente.

OBJETIVOS:

Extraer materias colorantes vegetales

Comprobar su estabilidad en el tenido de fibras

Demostrar su estabilidad a los cambios de pH.

REVISION BIBLIOGRAFICA

Colorante

Un colorante es una sustancia que es capaz de teñir las fibras vegetales y animales. Los colorantes se han usado desde los tiempos más remotos, empleándose para ello diversas materias procedentes de vegetales (cúrcuma, índigo natural, etc.) y de animales (cochinilla, moluscos, etc.) así como distintos minerales.

En química, se llama colorante a la sustancia capaz de absorber determinadas longitudes de onda de espectro visible. Los colorantes son sustancias que se fijan en otras sustancias y las dotan de color de manera estable ante factores físicos/químicos como por ejemplo: luz, lavados, agentes oxidantes, etc.Denominaciones de los colorantes:

denominación genérica denominación química código del "Colour Index 1924 (1ª edición) código del "Colour Index 1956 (2ª edición) código del Schultz

Fuente de obtención de los colorantes.Atendiendo a la fuente de obtención, los colorantes se clasifican en naturales y sintéticos.

Colorantes naturales. Los colorantes naturales son básicamente histológicos, encontrándose entre los empleados con mayor frecuencia, los siguientes:

Índigo: Se obtiene de diversas especie de plantas del genero indigófera que contiene indican, el cual se fermenta para producir el colorante.

Carmín: Se produce, mediante el tratamiento con alumbre y otras sales metálicas a hembras del insecto cochinilla "Coccus castis".

Orceína y Tornasol: Se obtiene mediante el procesamiento industrial de líquenes de los géneros: Le canora tinctoria y Rosella tinctoria.

Hematoxilina: Este colorante se extrae con éter de la madera de un árbol oriundo de México y de algunos paises suramericanos denominados Hematoxilium campechianum.

Colorantes sintéticos. Se obtiene de la anilina, o es más exactamente del alquitrán de hulla siendo todos derivados del benceno.

Clasificación

Los colorantes se clasifican, teniendo en cuenta si la propiedad tintorial se encuentra en el anión o el catión de su estructura química. Sobre esta base se pueden dividir en tres grupos: básicos, ácidos y neutros.

Colorantes básicos: La acción colorante está a cargo del catión, mientras que el anión no tiene esa propiedad, por ejemplo: - cloruro de azul de metileno+.

Colorante ácido: Sucede todo lo contrario, la sustancia colorante está a cargo del anión, mientras que el catión no tiene propiedad, por ejemplo: eosinato- de sodio+.

Colorantes neutros: Están formados simultáneamente por soluciones acuosas de colorantes ácido y básicos, donde el precipitado resultante, soluble exclusivamente en alcohol, constituye el colorante neutro, que tiene la propiedad tintorial de sus componentes ácidos y básicos, por ejemplo: la giemsa.

Afinidades tintoriales.

En el proceso de la coloración, ocurre una combinación de reacciones físicas y químicas.

Reacción física

Ocurre un fenómeno de absorción similar al que tiene lugar en las materias porosas, considerando que el colorante penetra en los intersticios del cuerpo coloreable y se mantiene allí por la cohesión molecular.

Reacción química

Las células microbianas son ricas en ácidos nucleicos que portan cargas negativas en formas de grupos fosfato combinándose como colorante básicos cargados positivamente. Los colorantes ácidos que tienen la acción colorante en el anión no tiñen la célula, empleándose como colorante de contraste para colorear su entorno, como por ejemplo: la tinta china o la eosina que no colorea al microorganismo, pero si el fondo del campo microscópico.

Toxicidad de los colorantes. Ventajas y Desventajas.

Los colorantes son sustancias tóxicas, por lo tanto el proceso de la tinción generalmente resulta letal para los microorganismos, provocando su inmovilización, lo cual puede significar una ventaja o desventaja para el investigador según sean los objetivos con la sustancia colorante. Veamos algunos Ejemplos:

1. Al ocasionar la muerte de los microorganismos sometidos al proceso de tinción se reducen las posibilidades de contaminación para el manipulador.

2. Los colorantes pueden ser tóxicos para el manipulador, algunos incluso han resultado cancerígenos por lo que ha habido la necesidad de retirarlos del mercado.

3. Algunos colorantes solo tienen afecto letal para determinadas especies o géneros bacterianos, siendo utilizados como constituyentes de medios de cultivo selectivo para impedir el desarrollo de microorganismos indeseables y favorecer el desarrollo de las especies que nos interesa estudiar. Por ejemplo: el verde de malaquita.

4. Otros se emplean como desinfectantes microbianos, más que para teñir, con fines de microscopia, por sus propiedades bacterianas o bacteriostáticas.

5. Algunos tipos de colorantes son empleados no para teñir, sino como indicadores de pH, formando parte de la composición de los medios de cultivo para indicar los cambios de basicidad o acidez que se vayan produciendo en el medio como consecuencia de su actividad metabólica. Ejemplo: rojo fenol, azul de bromotimol, etc.

Métodos de coloración

Atendiendo a los objetivos que se persigan, los métodos de coloración se clasifican en: Tinción simple, tinción compuesta y tinción especial.

Tinción simple: En la tinción simple se utiliza un solo colorante con el que se tiñe rápidamente el microorganismo, utilizándose fundamentalmente para observar su morfología y tamaño. Los colorantes empleados con mayor frecuencia para este tipo de tinción son los siguientes: azul de metileno, violeta cristal y fuscina fenicada, entre otros.

Tinción compuesta: En este tipo de tinción, se utiliza más de una sustancia tintórea. Los colorantes se aplican, a la preparación, separados o juntos, formando parte de una solución. En consecuencia se puede determinar algunas características propias de diversos géneros que permiten diferenciarlo de los demás, por lo que reciben también el nombre de coloraciones diferenciales. Entre los métodos más utilizados se encuentran: La coloración de Gram. y la de Ziehl Neelsen.

Coloración de Gram

En 1884, el danés Hans Chistian Gram, ideó un método de coloración, que es en la actualidad, el más empleado en los laboratorios de bacteriología, mediante el cual, la bacteria sometida a esta tinción, en dependencia de la composición química de la especie, queda teñida de color violeta o de color rojo.

Principios. A pesar de que esta técnica de coloración se ha venido empleando desde hace más de un siglo, aún no se ha podido determinar con exactitud la base

molecular de la reacción, existiendo controversias al respecto. El criterio más generalizado es que la violeta y el lugol forman un complejo que reacciona con los componentes bioquímicos de la pared celular deshidratada, fijándose en esta. Teniendo en cuenta que la composición química de la pared, no es igual en todos los géneros, la reacción resultante será obviamente diferente, lo que da lugar, que mientras algunos géneros retienen firmemente el colorante al resultar el complejo impenetrable para el decolorante, en otros géneros la barrera que se produce es más permeable, lo que permite al solvente penetrar y extraer el complejo violeta-lugol, dejando a la bacteria nuevamente incolora.

Fundamento técnico En el primer paso de la coloración, cuando los microorganismos presentes en el frotis son expuestos a la acción colorante de la violeta de genciana, todos los géneros que se encuentran en el frotis se tiñen de color violeta. Al adicionar el lugol, no se produce ningún cambio de color, ya que el lugol no es un colorante, sino un mordiente, que se adiciona con el objetivo de formar un complejo violeta-lugol, para fijar el color en la bacteria.

Al adicionar el decolorante (alcohol etílico o alcohol acetona) algunos géneros no son afectados por estos solventes, reteniendo por consiguiente el color violeta aplicado inicialmente, en tanto que otros son decolorados quedando la bacteria nuevamente incolora. Al echar finalmente la solución de safranina (que es de color rojo) las especies que no fueron decoloradas, mantienen la coloración violeta ya que la safranina es un colorante más débil que la violeta y su adición no influye significativamente en cambio de color, en tanto que los géneros que fueron decolorados por el alcohol, se tiñen con la safranina, adquiriendo un color de 199.

Coloración de "Ziehl Neelsen.

Algunos géneros microbianos dentro de los que se incluyen las microbacterias, tienen la propiedad de retener el colorante con que han sido teñidas, aunque sean sometidos a la acción de solventes tan fuertes como los ácidos para su decoloración, el primer método de coloración para este tipo de microorganismo, fue concebido y aplicado por Robert Koch, descubridor del agente causal de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis o Bacilo de Koch. Fue modificada y perfeccionada posteriormente por Ziehl y Neelsen. Este método se utiliza hoy en día, con alguna que otra modificación en función de las particularidades de la especie en estudio.

Principio Las microbacterias, como el Mycobaccterium tuberculosis y otras especies susceptibles de ser coloreadas por esta técnica, se caracterizan por tener una alta proporción de ácido micolico (lípidos) en su pared celular. La acción del calor, introducido en este método, hace que la misma se permeabilice y haga accesible la penetración de la fucsina, tiñéndose la pared celular. Al normalizarse la temperatura de la preparación, el compuesto lipídico impermeabiliza la pared a la acción del decolorante ácido, con lo cual el microorganismo se mantiene teñido. El resto de las especies, así como las células epiteliales y otros artefactos, que no disponen de ácido micólico en su pared o membrana, son decolorados, después de teñidos por la fucsina.

Fundamento técnico Al someter el frotis a la acción de la Fucsina, todos los microorganismos, independientemente de que dispongan o no de ácido micolico en sus respectivas paredes celulares serán coloreados de rojo. Al aplicar el decolorante ácido, las especies que posean el ácido micolico en la pared, resisten la acción decolorante y se mantienen teñidas de rojo, en tanto que las demás se quedan incoloras. Al aplicar la coloración de contraste (azul de metileno) las bacterias que retuvieron el color proporcionado por la fuscina, no sufren ninguna alteración permaneciendo de color rojo, pero las especies que si fueron decoloradas, se tiñen de azul, al igual que las células epiteliales y otros artefactos presentes en la preparación.

Coloración Fragelar de Leifson (modicficación de Clark)Los flagelos son estructuras, cuyo diámetro no excede de los 30mm, lo cual está muy por debajo del poder de resolución del microscópico óptico. Para hacer visibles a los flagelos se requiere aumentar su grosor, para lo cual se emplea una suspensión de ácido tánico que al precipitarse sobre su cubierta forman una capa que aumenta aparentemente su diámetro. Lo que propicia que al ser posteriormente coloreado, tanto los flagelos como su disposición con respecto al bacilo se hagan visibles al microscopista.

Coloración de cápsula

La cápsula es una sustancia viscosa producida por algunas especies que la sintetizan a partir de polipéptidos, polímeros de glucosa u otros aminoazucares que contienen nitrógeno, que después de combinarse con el agua es segregada por todo el contorno de la pared celular como un moco gelatinoso. Cuando la cápsula ha sido producida puede observarse en los frotis coloreado por el método de Gram como un halo incoloro alrededor de la bacteria. Cuando se requiere ver la cápsula con más detalle o inducir su producción se recurre a coloraciones especiales.

Colorantes naturales

Los términos colorantes naturales y tintes naturales hacen referencia a colorantes o tintes derivados de plantas, invertebrados o minerales. La mayor parte de los colorantes naturales son colorantes vegetales provenientes de plantas – raíces, bayas, cortezas, hojas y madera, y otras fuentes orgánicas como, por ejemplo, los hongos y los líquenes.

Los arqueólogos han hallado evidencia de colorantes textiles del periodo Neolítico. En China, los colorantes elaborados a partir de plantas, cortezas e insectos vienen utilizándose ya desde hace más de 5,000 años. El proceso básico de tinción ha cambiado ligeramente con el tiempo. Generalmente, el material colorante se coloca en una vasija con agua y luego los textiles se colocan en la vasija, la cual se calienta y se agita hasta que el color se transfiere. La fibra textil puede colorearse antes de realizar el hilado, pero la mayor parte de los textiles se tiñen después de elaborar el tejido. Muchos colorantes naturales requieren el uso de sustancias químicas llamadas mordientes para fijar el colorante a la fibra textil; antiguamente se

utilizaban taninos provenientes de agallas, sales, alumbre natural, vinagre e incluso amonio de la orina añejada. Muchos mordentes, y algunos de los mismos colorantes, generan olores fuertes, y por ello muchos trabajos de tinción a gran escala a menudo se mantenían en zonas alejadas del centro de la ciudad.

Colorantes utilizados en la industria textil

El colorante es determinado según el tipo de fibra de la tela a teñir:

Fibras de celulosa: algodón, lino, cáñamo, ramio, bambú, rayón Fibras de proteína: lana, angora, mohair, cachemir, seda, soja, cuero,

gamuzaLas fibras de celulosa requieren colorantes reactivos a la fibra, directos o sustantivos y colorantes de tina, los cuales son solubles e incoloros y se fijan mediante la luz y/o por oxígeno. Las fibras de proteína requieren colorantes de tina, ácidos y mordientes indirectos, los cuales precisan de un agente unificador. Cada fibra sintética requiere de un método de teñido particular, por ejemplo, el nylon requiere colorantes ácidos, del tipo disperso y pigmentario; el acetato de rayón necesita colorantes dispersos, y así por el estilo. En la actualidad, los principales tipos de colorantes naturales utilizados en la industria textil son los siguientes.

Animales:

Insecto cochinilla (rojo) Orina de vaca (amarillo Indio) Insecto laca (rojo, violeta) Cañadilla Murex brandaris (púrpura) Pulpo sepida (marrón sepia)

Plantas:

Catechu o Cutch tree (café) Gomorresina de plantas del género Garcinia (ver Gutagamba) (amarillo

mostaza oscuro) Raíz de rubhada del Himalaya (amarillo) Planta Indigofera (azul) Árbol Kamala (amarillo-naranja, amarillo dorado) Planta Consolida|Larkspur (amarillo) Raíz de granza o Rubia tinctorum (rojo, rosa, naranja) Fruto de Myrabolan (amarillo, verde, negro) Cáscara de Punica granatum|granado (amarillo) Reseda luteola|Gualda (amarillo)

Minerales:

Arsénico (verde) Arcilla (ámbar) Cadmio (verde, rojo, amarillo, naranja) Carbón (negro)

Cromo (amarillo, verde) Cinabrio (bermellón) Cobalto (azul) Cobre (verde, azul, púrpura) Óxido de hierro]] hidratado (ocre) Plomo (blanco, amarillo-rojo) Limonita (siena) Titanio (blanco, beige, amarillo, negro) Zinc (blanco)

Orígenes

Los colores de la muy "coloreada" gama de rojos, marrones y naranjas, son los primeros en aparecer en diversas telas antiguas, que van desde el Neolítico hasta la Edad de Bronce, ubicados en el Levante mediterráneo, Egipto, Mesopotamia y Europa, las cuales precedieron a los azules, luego a los amarillos y a los verdes que se encontraron más tarde. La evidencia más antigua de teñido de textiles fue encontrada en el gran asentamiento neolítico de Çatalhöyük en el sur de Anatolia, donde fueron encontrados huellas de los tintes rojos, posiblemente extraídos a partir del pigmento ocre del óxido de hierro de la arcilla. Telas polícromas o multicolores parecen haber sido desarrolladas en el tercer o segundo milenio a.C. Telas con una urdimbre "rojo-marron" y "ocre-amarillo" fueron descubiertas en las pirámides egipcias de la Sexta Dinastía (2345-2180 a.C.).

Son pocas las ocasiones en las que se ha llevado a cabo un análisis químico para identificar el tinte utilizado en telas antiguas. Incluso cuando se ha detectado un colorante como el azul índigo, ha sido imposible determinar cuál de las plantas portadoras de índigo fue la utilizada. Sin embargo, tomando en cuenta el color de los fragmentos textiles que han sobrevivido, y la evidencia de colorantes encontrados en sitios arqueológicos, tales como rojos, azules y amarillos de origen vegetal, demuestran que eran comúnmente utilizados en la Edad de Bronce y la Edad de Hierro.

MATERIALES Y EOUIPOS:

Vasos de precipitados de 500 mL Etanol puro o de 96° Varilla de vidrio Mechero o cocina Vasos de 100 mL y de 250 mL Agua destilada fría y caliente Sales metálicas de Cu; Fe y Al pH-metro Trozos de tela de algodón blanca.

PARTE EXPERIMENTAL:

En un vaso de 500 mL coloque una porción de la muestra a ensayar previamente molida y tamizada; agregar alcohol como solvente hasta cubrir la muestra en la proporción de 3:1.

En otro vaso de igual volumen coloque otra muestra similar utilizando como solvente agua fría y en otra con agua caliente; deje reposar por aproximadamente 12 horas.

Agua fría agua caliente

Alcohol

Filtre el líquido coloreado y separe en cuatro porciones; en dos vasos más pequeños de 100 mL agregara a una de ellas unas gotas de ácido clorhídrico al 5%, en el otro unas gotas de hidróxido de sodio al 5% y anote luego de una hora las observaciones respectivas.

Al resto del filtrado; separe en dos vasos de 100 mL y en una de ellas agregue unos 5 gramos de la sal respectiva, mientras que en el otro no agregue nada. Introduzca en cada vaso un trozo de tela blanca y déjelo por un día, luego del cual procederá a enjuagar para determinar el grado de estabilidad del color.Guarde su muestra tenida y acompañe en el informe.

T HCL Sal NaOH

Cada uno en las muestras de agua fría, agua + alcohol, agua caliente y alcohol respectivamente.

RESULTADOS Y DISCUSIONES

Muestras con agua fría

Testigo HCL NaOH Sal

HCl  al 5% NaOH al 5%

Resultados con alcohol

Testigo HCL NaOH Sal

Resultado con agua caliente

Testigo HCL NaOH Sal

Resultado con agua mas alcohol

Testigo HCL NaOH Sal

DISCUSIONES

En esta práctica nos damos cuenta que el color se fija mejor con agua caliente y hidróxido de sodio

No se fija mucho el color en agua y HCL a diferencia de agua mas alcohol y HCL que si se impregna el color

CONCLUSIONES

De acuerdo a la práctica realizada hemos podido determinar que las muestras sometidas a agua caliente en el NaOH fue la que adquirieron mejor la teñida.

El tono del teñido fue más visible al día siguiente, ya que hasta ese tiempo las fibras de las telas adquirieron el tono deseado.

RECOMENDACIÓN

Recomiendo a los compañeros a estar más atentos a la explicación que el docente nos da, ya que esa información es determínate para que la práctica se realice correctamente y sin complicaciones.

Tener los materiales a la mano para que la práctica sea más precisa y no tengamos que improvisar.

Tener los implementos de seguridad necesarios, ya que estábamos en contacto con algunos reactivos que son corrosivos especialmente en contacto con nuestra piel

ANEXO

Agua caliente

Agua alcohol

Agua fría

Alcohol

BIBLIOGRAFIA

http://www.ecured.cu/index.php/Colorante

http://es.wikipedia.org/wiki/Colorantes_naturales

http://www.elotromate.com/ciencia/nuevos-colorantes-naturales-y-a-bajo-costo/