Cinética y extracción de colorantes naturales Page 1 of 22 Cinética y Extracción de Colorantes Naturales Andrés Rojas Lobato. [1] Felipe Maldonado E . Omar A. Pérez Universidad de las Américas-Puebla Escuela de Ingeniería Departamento de Ingeniería Industrial y Textil Ex-Hacienda Santa Catarina Martir 72820 Cholula, Puebla. MEXICO rojas@mail.udlap.mx. Resumen La importancia de los colorantes naturales en la industria textil desapareció con el uso ahora ya extendido de los colorantes sintéticos empleados en distintas fibras, pero durante los últimos 10 años, el uso de los colorantes naturales en el ámbito mundial se ha incrementado en forma casi explosiva, debido a la exigencia de su uso en las industrias alimenticias, farmacéuticas y cosméticas establecidas por las legislaciones de los diferentes países; recientemente al encontrarnos en la era ecológica, el uso de colorantes naturales en las industrias de cuero y textil ha iniciado ya su aplicación. El creciente uso de estos colorantes, ha dado como resultado el incremento de la demanda generando en algunos casos problemas de abastecimiento en el mercado mundial. Los colorantes naturales han tenido mucho auge debido a su biodegradablilidad y a su baja toxicidad, dichos colorantes se emplean tanto para el teñido de fibras naturales o sintéticas, especialmente en Latinoamérica en las artesanías de los pueblos indígenas y también en la industria de alimentos. Uno de los objetivos de este proyecto es estudiar los colorantes naturales empleados por los artesanos mexicanos para que éstos se puedan mejorar sus métodos de aplicación, su solidez y ser presentados como opción para solucionar problemas de salud de aquellas personas alérgicas a los materiales y colorantes sintéticos. Se emplearon 4 colorantes naturales como el ácido carmínico, añil, el camotillo del azafrán y el palo de Campeche, con 7 diferentes mordentes como: NaCl, CuSO4, K2SO4-Al2(SO4)3-12H2O alumbre, SnCl2, FeSO4, ácido tartárico con el fin de obtener la fijación adecuada para cada colorante. Las mediciones del proceso de tintura, a diferencia de los datos reportados en la literatura existente, se realizaron de manera continua (medición por minuto) empleando un espectrofotómetro con a una celda de cuarzo a flujo continuo. Los estudios del proceso de tintura que se realizaron fueron el cálculo de las isotermas de adsorción para colorantes naturales-directos y cinética de reacción para los colorantes naturales-reactivos. 1.1 Teoría El estudio de las isotermas de adsorción y las velocidades de reacción para colorantes naturales es importante porque provee información acerca de la saturación al equilibrio llevada acabo por el colorante en la fibra, además de predecir el agotamiento de los baños de tintura para una concentración dada. La información de la saturación del colorante en el substrato es útil para determinar la cantidad de colorante necesaria para obtener una tintura eficiente 1.1 Isoterma de Nernst La ecuación de Nernst es similar a la ley de Henry para los gases, queda establecida de la siguiente manera: file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales [C ] f Page 2 of 22 = K [C ]s En donde [C]f y [C]s expresan las concentraciones del colorante en la fibra y en la solución respectivamente y K es una constante, que viene a ser la constante de reparto del colorante entre la solución y la fibra. La forma de esta isoterma es lineal; colocando en abscisas la concentración de colorante en solución y en ordenadas el colorante sobre la fibra se obtiene una línea recta. Isotermas como estas, que son lineales y que aumentan su pendiente a medida que se incremente la concentración del colorante en el baño se les conoce como isotermas de Nernst. Son las isotermas más simples de interpretar e indican que la distribución del colorante entre las fibras y el baño es una simple partición del colorante en dos disolventes diferentes hasta que uno de ellos se encuentre saturado del mismo. Algunos han defendido que estas isotermas de Nernst son meramente un caso especial de la isoterma de Freundlich o la isoterma de Langmuir, pero en la isoterma de Nernst la concentración disuelta del colorante en la solución está restringida (a través de solubilidad) de alcanzar niveles bastantes altos para que la isoterma se aproxime a las isotermas de Freundlich y de Langmuir hacia el eje x. 1.2 Isoterma de Freundlich La ecuación, establecida por Freundlich experimentalmente en 1907, puede ser expresada: [C ] f = K [C ]s x En donde K es una constante y “x” es un exponente característico del sistema considerado cuyos valores oscilan entre 0.5 y 0.8 según las fibras y el colorante empleado. Como x es siempre menor que la unidad, la isoterma de adsorción es una parábola, sin tender a un límite determinado de la concentración del colorante sobre la fibra. Por consiguiente no siempre para elevadas concentraciones, porque generalmente la adsorción esta limitada por la saturación del colorante de la fibra. 1.3 Isoterma de Langmuir Así como la isoterma de Freundlich tiene una base empírica, Langmuir obtiene la suya por fundamentos cinéticos sobre los procesos de tintura. El postulado básico sobre el que se funda, es que el colorante es adsorbido por la fibra en lugares específicos, de tal modo que cuando una molécula ocupa un lugar, éste queda saturado e incapaz de una adsorción ulterior. Supongamos una fibra conteniendo [C]f moles de colorante por kg. de fibra, en equilibrio con una solución tintórea de concentración [C]s mole de colorante por litro de solución, de modo que cuando todos los lugares de la fibra estén ocupados por el colorante, la concentración de estos será [C]SAT. El modelo de Langmuir tiene las siguientes consideraciones: a) b) c) d) e) f) g) Toda la superficie tiene la misma actividad. Las especies adsorbidas quedan en puntos definidos. La máxima adsorción corresponde a la capa única (monocapa). Cada sitio solo acomoda una especia activa. No hay interacciones entre moléculas. Toda adsorción se produce bajo el mismo mecanismo. La velocidad de adsorción es la misma que la de desorción. En un sistema de gas o líquido con una superficie sólida, las moléculas del gas (o file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 3 of 22 concentración) estarán golpeando continuamente la superficie y una fracción de ellas se adherirá a ella. Sin embargo, debido a las energías cinéticas, rotacionales y vibracionales, un número mayor de moléculas energizadas dejaran continuamente la superficie. Un equilibrio se establecerá debido a la velocidad con que las moléculas golpean la superficie y se retengan durante un tiempo y distancia apreciable, que estará exactamente balanceada por la velocidad con que las moléculas dejan la superficie. La velocidad de adsorción ra será igual a la velocidad de colisión rc de las moléculas contra la superficie multiplicada por un factor F representado por la fracción de moléculas colisionadas que se adhieren. A una temperatura fija, el número de colisiones será proporcional a la presión p del gas (o su concentración) en donde la fracción F será constante. De ahí, la velocidad de adsorción por unidad de superficie vacía será rcF. Esto es igual a kp donde k es la velocidad que involucra la fracción F y la proporcionalidad entre rc y p. Debido a que la adsorción esta limitada por la cantidad de sitios en la lamina monomolecular de la superficie, esta podrá dividirse en 2 partes: la fracción θ en donde se encuentran las moléculas adsorbidas y 1-θ, la fracción de la superficie vacía. Puesto que solo aquellas moléculas que golpean la superficie vacía pueden ser adsorbidas, la velocidad de adsorción por unidad del total de la superficie será directamente proporcional a 1-θ, siendo así: ra = kp(1 − θ ) La velocidad de desorción será también proporcional a la fracción de la superficie ocupada: rd = k ′θ La cantidad adsorbida en el equilibrio, es obtenida resolviendo θ con las ecuaciones de ra y rc. El resultado llamado isoterma de Langmuir se representa así: θ= kp Kp v = = k ′ + kp 1 + Kp v m Donde K=k/k’ es la constante de adsorción al equilibrio, expresado en unidades de (presión)-1. La fracción θ es proporcional al volumen de gas (o concentración) adsorbido, v, desde que la adsorción es menor que la capa monomolecular. De ahí que se pueda considerar como una relación entre la presión del gas (o concentración) y el volumen adsorbido, donde vm es el volumen adsorbido cuando todos los sitios activos de la capa molecular están ocupados. Las isotermas de adsorción presentan 5 casos mostrados a continuación: file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 4 of 22 Tipos de isotermas de adsorción El tipo 1, el de Langmuir observa comportamiento asintótico que se presenta en la mayoría de los casos de tintura. La isoterma de Langmuir se diferencia de la Freundlich en que el valor de la concentración del colorante en la fibra tiende hacia un limite de saturación, lo cual no sucedía en aquella. Prácticamente se llega a resultados satisfactorios con ambas ecuaciones, si bien hemos de aconsejar la ecuación de Langmuir para obtener resultados precisos, y la de Freundlich cuando deseamos mayor rapidez y no sea necesaria tanta exactitud. 1.4 Velocidad de reacción El fenómeno de tintura involucra difusividad interna y externa y velocidades de adsorción y reacción como se muestra en la siguiente figura. Las moléculas de colorante deben pasar del baño de tintura a la interfase formada por el baño y la fibra, etapa conocida como difusividad externa, enseguida, el colorante debe atravesar la interfase hasta llegar a la superficie de la fibra, a esta etapa se le denomina difusividad interna, una vez ahí comienza el proceso de adsorción de las moléculas por la fibra, la rapidez con que se adsorbe se conoce como velocidad de adsorción, una vez adsorbidas las moléculas de colorante comienza la interacción del colorante con los sitios activos de la fibra mejor conocida como la etapa de reacción dicha rapidez se interpreta como la velocidad de reacción. Todos estos procesos consumen un tiempo determinado, y el proceso que más tarde se le considera como el paso controlante del proceso de difusión o del proceso de reacción. Los químicos y coloristas textiles saben que existen tres formas o métodos de cómo los colorantes pueden ser retenidos por las fibras: 1. Adsorción Física: Las mismas fuerzas con las cuales se atraen los colorantes a la fibra, inicialmente son suficientemente fuertes para retener las moléculas y resistir los tratamientos subsecuentes de lavado. 2. Adsorción Mecánica: Consiste en la formación de materiales y pigmentos insolubles libres de la solubilidad química con que fueron difundidos en la fibra. 3. Reacción en Fibra: Aquí las moléculas o iones de colorante no pierden todos sus grupos funcionales solubles después de ser difundidos dentro de las fibras, pero en las condiciones correctas reaccionan y se enganchan así mismo por enlaces químicos covalentes a las moléculas largas de la fibra formando nuevas derivaciones de color en las fibras. El número pequeño de grupos funcionales solubles es totalmente inadecuado file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 5 of 22 y causa que las nuevas moléculas grandes se disuelvan en agua. En el teñido de fibras de celulosa pueden ser considerados los siguientes pasos por orden de aparición. 1. Difusión de las moléculas de colorante de la fase acuosa (solución) a la interfase celulosa-solución. 2. Adsorción de las moléculas de colorante de la interfase a la superficie de la fibra. 3. Difusión de las moléculas de colorante a la microestructura de la celulosa. 4. Reacción entre las moléculas de colorante y los grupos hidroxilo de la celulosa en medio alcalino. 5. Reacción entre las moléculas del colorante y el agua en medio alcalino. 6. Adsorción de los colorantes hidrolizados de la solución 7. Hidrólisis de las moléculas de colorante en la superficie de la celulosa. La adsorción del colorante de la fase acuosa depende de: 1. El estado de las moléculas de colorante en la solución, 2. La naturaleza de la interfase entre la celulosa y el baño de tintura y 3. El potencial de resistencia a transferir el colorante de la fase acuosa a la fibra. Los modelos más comunes usados en ingeniería textil como Vickerstaff, Cegarra-Puente o McGregor se describen a continuación. 1.5 Ecuación de Vickerstaff Según este modelo, el proceso de tintura puede ser divido en 3 pasos diferentes: 1. El transporte del colorante del baño de tintura a la superficie de la fibra. 2. Adsorción del colorante en la fibra. 3. Difusión y adsorción del colorante dentro de la fibra. En principio, cualquiera de estos 3 procesos puede controlar o influir en la velocidad de teñido. Existen muchos reportes experimentales que indican que el paso 3 determina el proceso de tintura, pero muchos de ellos usualmente se refieren al teñido de materiales como películas de polímero, fibras sueltas bajo condiciones de agitación eficiente. Una agitación eficiente en los baños de tintura le resta importancia al paso 1, desde que el colorante es llevado a la superficie de la fibra a una velocidad que es entonces más adecuada para mantener la velocidad de tintura. También existen reportes de casos donde el proceso tintura esta influenciado por obstáculos en la superficie de las fibras –donde incluimos los efectos descritos en el paso 2– donde estos obstáculos pueden ser lo suficientemente grandes como para influir considerablemente en la velocidad de tintura de lana, o en la difusión del colorante a través de membranas de celulosa. En principio se deben hacer las siguientes suposiciones básicas que en ciertos casos son inaplicables: 1. El proceso de adsorción en la fibra ocurre muy rápido en comparación con el proceso de difusión, y existen un equilibrio instantáneo entre las concentraciones de los colorantes libres y adsorbidos en la fibra. 2. El proceso de adsorción y desorción en la fibra ocurre muy rápidamente. 3. No existen obstáculos que impidan el paso del colorante a través de la interfase agua-fibra, como podría suponerse de las interacciones eléctricas entre los iones de colorante y la fibra o de la morfología de la fibra. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 6 of 22 La ecuación de Vickerstaff esta descrita de la siguiente forma: Mt = 1 − exp(−kt ) M∞ Donde Mt y M∞ son las concentraciones del colorante en la fibra en el tiempo t y en el equilibrio respectivamente, y k es la constante de velocidad aparente del sistema. 1.6 Ecuación de Cegarra–Puente Esta ecuación esta basada en una propiedad fundamental de los equilibrios tintóreos, que establece la reversibilidad de los mismos. Esto es, en los procesos tintóreos existe una velocidad directa de colorante del baño hacia la fibra y una velocidad de la fibra hacia el baño, que en el equilibrio son iguales. Por tanto, en principio podremos escribir que la velocidad de tintura será igual a la velocidad directa Vd. menos la inversa Vi, expresada de la siguiente forma: ∂Ct = Vd − Vi ∂t 1.7 Ecuación de McGregor McGregor plantea el problema bajo el punto de vista de la termodinámica de los procesos irreversibles, aplicado a la tintura. Para ello, considera un sistema discontinuo en el que la concentración de colorante sobre la fibra es uniforme. En tal sistema la afinidad instantánea Δμ es la fuerza directora del proceso, pudiéndose plantear la siguiente ecuación de velocidad. Velocidad instantánea de tintura = Afinidad Instantánea / Resistencia Instantánea O sea, que la velocidad instantánea de tintura es inversamente proporcional a la resistencia que opone el medio y directamente proporcional a la afinidad. Una lista de los modelos cinéticos más usados para la tintura de fibras textiles incluyendo la ecuación del posible orden de reacción en su forma no integrada, el resto de las ecuaciones integradas se adjuntan y se muestran a continuación: Modelo Orden de Reacción Ecuación ∂C A n = −kC Ao ∂t Exponencial Mt = 1 − exp(−kt ) M∞ Parabólica 1 Mt = kt 2 M∞ Hiperbólica 1 1 − = kt (M ∞ − M t ) M ∞ Vickerstaff Mt = 1 − exp(−kt ) M∞ McGregor (M ∞ − M t ) = exp(−k ⋅ t ) file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales EttersUbanik Mt = 1 − exp(−kt a ) M∞ Rais Mt = tanh(kt ) M∞ CegarraPuente Mt 1 = [1 − exp(−kt )] 2 M∞ CegarraPuente Modificada [ Mt = 1 − exp(−kt ) a M∞ ] 1 Page 7 of 22 2 Esta lista contiene los modelos empleados para el desarrollo de esta investigación. 2. Metodología de investigación El desarrollo de este proyecto se aplicó la presente metodología. 2.1 Obtención de colorantes naturales La obtención de los colorantes naturales se realizo a través de diversos medios, inicialmente se obtuvo el colorante amarillo a partir de las hojas secas del Cempoalxóchitl (Tegetes Erecta) o Flor de Muerto y el camotillo del azafrán, también se obtuvo el Palo de Campeche (Haematoxylon Campechianum) que da un color café y el Añil (Indigofera Suffruticosa) que da azul, y el Ácido Carmínico (rojo). 2.2 Purificación de colorantes naturales Se eligió el método de extracción empleando un equipo Soxhlet para la obtención de los colorantes a partir de las fuentes naturales empleando como disolvente alcohol etílico con el fin de evitar el uso de disolventes no polares y extender las aplicaciones posteriores del colorante obtenido no solo en área textil sino también en el área de alimentos. 2.3 Análisis elemental de colorantes naturales La necesidad de realizar dichos análisis se debió a la falta de información sobre la naturaleza de los colorantes, el análisis revelo información referente a estructuras químicas que sirvieron para determinar la orientación del estudio cinético que se realizo, velocidades de reacción para colorantes reactivos e isotermas de adsorción para colorantes directos. Los análisis que incluyeron fueron espectroscopia infrarroja IR, cromatografía de gases acoplado a un detector de masas CGDM, resonancia magnético nuclear RMN de C13 y protón H1, determinación del punto de fusión y solubilidad a distintos disolventes polares y no polares. 2.3 Obtención de fibras naturales Las fibras textiles fueron proporcionadas por: Qualytel, S. A. Algodón 100% en tejido de punto y Lanera “La Moderna” S.A., el hilo de lana peinada. Ambos materiales fueron suministrados en las condiciones de pureza necesarias para la investigación. 2. 4 Pruebas de tintura Se realizaron pruebas de compatibilidad empleando los 4 colorantes obtenidos sobre las file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 8 of 22 fibras de algodón y lana. Las pruebas además incluyeron el uso de distintos mordentes como NaCl, CuSO4, alumbre (K2SO4-Al2(SO4)3-12H2O), SnCl2, FeSO4, Ácido Tartárico, con el objetivo de obtener una fijación adecuada del colorante y así entonces realizar el estudio cinético ya que de no haber fijación del colorante en la fibra no tendría ningún objeto el estudio. 2.5 Plan experimental de tinturas Una vez obtenidas las condiciones de operación como tipo de mordente y fibra para cada colorante natural, se definieron entonces de acuerdo con la literatura existente, las experimentaciones a tres diferentes temperaturas 40, 50 y 60° C con 3 replicas por cada temperatura con el fin de asegurar la reproducibilidad del experimento. Se eligieron estas temperaturas porque a una temperatura más alta a 60° C los colorantes se descomponen por presencia de oxigeno de la atmósfera por utilizarse un sistema abierto durantes las experimentaciones y a temperaturas menores de 40° C no se presenta el fenómeno de tintura en la fibra. Las concentraciones iniciales para cada colorante se muestran a continuación: Colorante Ácido Palo de Carmínico Campeche Concentración 0.25 gr./l 0.025 gr./l 20% spf 5% spf Mordente Fibra Lana Algodón Añil Azafrán 0.25 0.03 gr./l gr./l 20% 20% spf spf Lana Algodón Relación de colorantes naturales con mordente y tipo de fibra 3. Experimentación Se realizaron las experimentaciones por cada colorante un equipo de tintura marca Mathis Labomat y otro equipo acondicionado conectado a un espectrofotómetro marca Datacolor, por medio de una celda de cuarzo a flujo continuo, encargado de censar la concentración del baño de tintura cada minuto y de almacenar dicha información. El segundo sistema comprende de 2 bombas, un indicador de temperatura, un condensador tipo rosario, un agitador eléctrico de velocidad regulable y el equipo UV encargado de realizar las mediciones a lo largo de las experimentaciones. La bomba B1 esta encargada de recircular el baño de tintura haciendo pasar dicho flujo a través de una celda de cuarzo de medición continua y regresarlo al origen. La función de la bomba B2 es suministrar el agua fría del condensador y el agitador eléctrico fue acondicionado para que atravesando el condensador llegara al baño de tintura. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 9 of 22 En el equipo de tintura Mathis Labomat se realizó la adquisición de datos experimentales para la isoterma de adsorción debido a su controlador de temperatura, fácil manejo y la opción de ejecutar 8 experimentaciones al mismo tiempo. Las concentraciones de los baños de tintura se midieron en un espectrómetro Varian modelo Cary100. 3.1 Obtención de colorantes naturales Debido a que se presentaron problemas de extracción, purificación y tiempo muy largos de procesamiento que se presentaron durante el desarrollo del proyecto, se opto por el uso de los colorantes naturales adquiridos sin aplicarles proceso alguno, a excepción del amarillo procedente del camotillo del azafrán el cual fue extraído de la fuente natural, posteriormente purificado e identificado porque se desconocía muchas de sus propiedades físicas y químicas. 3.2 Extracción Se le denomino extracción al procedimiento de obtención del colorante a partir de las materias primas. En dicha operación se empleo un equipo tipo Soxhlet que solo fue utilizado para la obtención del colorante amarillo ya que para los otros colorantes se les consiguió en forma sólida “libre” de impurezas y listo para usarse. El empleo de este método garantiza que durante la extracción no existe la posibilidad de degradar las moléculas de colorante por efecto de temperatura debido a que se emplean bajas temperaturas durante la operación, además de permitir el uso de distintos disolventes según convenga. Existe además otro tipo de extracción, la supercrítica que consiste en operar la extracción en las vecindades del punto crítico del disolvente a utilizar, y con pequeñas variaciones de presión o temperatura se pasa de una fase liquida a gaseosa instantáneamente, el inconveniente es el uso de temperaturas y presiones muy altas para disolventes como agua o etanol, desafortunadamente no se cuenta con el equipo. El equipo Soxhlet tiene como función recircular los vapores condensados con ayuda de un sifón a la fuente de disolvente que se encuentra en evaporación continua, arrastrando consigo las sustancias de colorante de la materia prima contenida en un cartucho de celulosa desechable. La capacidad aproximada de este equipo es de 500ml de volumen primario con una recirculación de 100ml cada 5 minutos aproximadamente en estado estable. La velocidad del reflujo depende directamente de la eficiencia y el tamaño del condensador. El equipo se muestra a continuación. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 10 of 22 Es importante señalar que al tratarse de un producto natural es necesario no emplear disolvente no-polares tales como hexano o benceno ya que afectarían al producto. Después de la extracción se procede a realizar la etapa de purificación, que consiste en lavar el extracto obtenido con una solución de acetona, agua y éter de petróleo en partes iguales para remover los componentes grasos en el extracto y dejar solo los componentes solubles en agua (polares). Esta extracción liquido-liquido se realiza 3 veces para asegurar la limpieza de la solución final. Enseguida, se elimina el disolvente con ayuda de un rotavapor al vació, el licor resultante se seca en una estufa a 100° C durante 24 horas para remover cualquier traza de disolvente. 3.3 Purificación Tras este ultimo procedimiento viene la etapa de identificación del cromóforo, que consiste primero en tomar una pequeña cantidad (10mg) y determinar su solubilidad en distintos disolventes como hexano, acetato de etilo, cloruro de metileno o bien con mezclas de los mismos (sistemas) y determinar cual es el que mejor disuelve la mezcla. Cada disolvente o sistema de disolvente posee características especiales para disolver o no la muestra en cuestión. Se empaca una columna de cromatografía con gel de sílice empleando la mezcla o el disolvente adecuado. Se coloca la muestra previamente diluida en la parte superior de la columna y se dosifica pequeñas cantidades del disolvente de tal forma que el empaque de sílice sirve como filtro y separe los componentes presentes en la muestra y se almacenan por numero de cortes. El siguiente paso es verificar la naturaleza de cada corte a través del uso de placas de sílice en donde se corre la muestra en una celda con disolvente y se comparan los cortes, un mismo desplazamiento significa que los cortes son iguales, pero si difieren en el desplazamiento, entonces se trata de diferentes compuestos. La forma de ver dichos desplazamientos se realiza en una cámara provista de una lámpara de UV visible de alta y baja longitud de onda, ahí se coloca la muestra y se observan las distancias recorridas en las placas; de no detectarse las muestras a simple vista o con el uso de la cámara de UV, puede emplearse yodo o bromo para entintar dichos componentes para su correcta determinación. 3.4 Análisis elemental Una vez identificados los cortes perfectamente, se procede a la remoción del disolvente en las muestras con ayuda de un rotavapor con el fin de recuperar el disolvente empleando. La etapa de análisis elemental consiste en determinar primeramente algunas propiedades físicas del compuesto, como el punto de ebullición y de fusión que serán de utilidad para determinar las condiciones de operación de los cromatógrafos a emplear. Se realiza también el análisis de resonancia magnética nuclear RMN con el propósito de determinar el número de carbones e hidrógenos (protones) presentes en el compuesto, y se respalda con un infrarrojo para la determinación de grupos funcionales del mismo. Se realizó la adquisición, purificación (si el colorante lo requería) y la determinación de estructuras moleculares para establecer si se trataba de colorantes reactivos o directos. Se lograron obtener los siguientes: rojo (ácido carmínico), amarillo (camotillo del azafrán), azul file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 11 of 22 (añil) y café (palo de Campeche). Una vez identificadas las estructuras moleculares de los colorantes se procedió al proceso de tintura empleando algodón y lana empleando y distintos mordientes como CuSO4, NaCl, SnCl2, alumbre, ácido tartárico, etc. Con lo que se determino fibra y mordiente para cada colorante como se muestra a continuación: Colorante Rojo Amarillo Fibra Lana Algodón Tipo Reactivo Reactivo Azul Café Lana Algodón Directo Reactivo Mordiente Alumbre CuSO4 Alumbre SnCl2 Las estructuras moleculares se muestran a continuación: Colorante Estructura O Ácido Carmínico OH O OH OH OH OH C HO O HO OH O Azafrán Me Me OH O O OH Me Añil Me H O N N O H Palo de Campeche OH O O O O Cr Cr Cr O O HO O O O Cr O Los agotamientos de los colorantes naturales se realizaron bajo las siguientes condiciones de operación empleando 3 temperaturas, 40, 50, 60, debido a que a temperaturas más bajas el proceso de tintura no recibe la suficiente energía para que se produzca, empero al utilizar temperaturas más altas de 60, los colorantes naturales se descomponen generando errores en el instrumento de medición ya que al cambiar su estructura química también modifican la cantidad de energía que absorben desviando la longitud de onda de operación y errando las mediciones cronometradas del instrumento. Se realizaron 3 experimentaciones para cada temperatura con 3 repeticiones con el fin de asegurar la reproducibilidad del proceso de tintura reportando solo aquella con la que se obtuvo un mejor agotamiento y expresando la concentración al equilibrio en gr./lt. Antes de iniciar las experimentaciones se realizaron varias pruebas empleando algodón, lana con los distintos mordentes para cada uno de los colorantes naturales y se dispuso emplear algodón con azafrán y palo de Campeche y lana con añil y ácido carmínico ya que fueron las tinturas más compatibles y que dieron resultado con sus respectivos mordentes. Coloran te [gr./l] Fibra Azafrán 0.0300 Algo Mord. file://D:\conferencias\americas.htm Con centra ción 20% 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales dón Palo de 0.0250 Algo Campe dón che Carmínico 0.2500 Lana Añil 0.2500 Lana CuSO4 Page 12 of 22 spf SnCl2 5% spf Alum bre NaCl 20% spf 20% spf Las curvas de calibración para cada colorante natural se realizaron con una serie de 5 disoluciones de colorante con su respectiva cantidad de mordente en un volumen de 100 ml. Las lecturas de las distintas concentraciones se obtuvieron empleando un espectrómetro UV marca Varian modelo Cary 100. 5. Resultados Los datos obtenidos durante las experimentaciones se muestran a continuación, presentando el orden de reacción calculado, así como las constantes de velocidad de reacción aparente empleando los modelos empíricos textiles mencionados anteriormente. Se presentan de acuerdo a la temperatura de operación adjuntando el valor de la desviación estándar correspondiente a cada temperatura y operación realizada. Se incluyen además tres replicas del mismo procedimiento de tintura con el fin de asegurar la reproducibilidad de las experimentaciones. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 13 of 22 5.1 Velocidades de reacción según los distintos modelos Ácido Carmínico 40° C %Agota 95.67 C equilibrio 0.23918 Orden 1.0 0.0015 Orden 2.0 0.0061 Exponencial 0.1060 Parabólica 0.1125 Etters-Ubanik 0.6342 Rais 0.0616 Cegarra-Puente 0.0887 Vickerstaff 0.1060 50° C 95.74 0.23934 0.0012 0.0048 0.0925 0.1005 0.6415 0.0532 0.0786 0.0925 60° C 95.76 0.23939 0.0020 0.0084 0.1668 0.1398 0.9058 0.0956 0.1424 0.1668 s 40 0.00143 0.00000 0.0060 0.0249 0.2589 0.0916 0.2811 0.1561 0.2056 0.2589 s 50 0.00312 0.00001 0.0052 0.0216 0.2310 0.0846 0.2490 0.1391 0.1837 0.2310 s 60 0.00158 0.00000 0.0071 0.0297 0.3134 0.1064 0.2800 0.1890 0.2488 0.3134 50° C 98.02 0.02941 0.1939 0.0619 0.1254 0.1330 0.6979 0.0740 0.1029 0.1254 60° C 98.03 0.02941 0.1581 0.0494 0.0990 0.1184 0.6114 0.0584 0.0813 0.0990 s 40 0.01741 0.00001 0.7027 0.3048 0.3624 0.1236 0.3034 0.2227 0.2795 0.3624 s 50 0.01283 0.0000 0.5234 0.2516 0.2528 0.1005 0.2388 0.1569 0.1917 0.2528 s 60 0.02202 0.00002 0.4669 0.2234 0.2228 0.0929 0.2227 0.1382 0.1693 0.2228 50° C 94.49 0.02362 0.1467 0.1088 0.0892 0.1168 0.4720 0.0541 0.0702 0.0892 60° C 97.28 0.02432 0.2101 0.1383 0.1128 0.1398 0.5813 0.0688 0.0881 0.1128 s 40 0.00345 0.0000 0.4381 0.3904 0.2294 0.0912 0.2462 0.1412 0.1764 0.2294 s 50 0.00361 0.0000 0.4521 0.4009 0.2317 0.0924 0.2637 0.1437 0.1760 0.2317 s 60 0.019 0.0000 0.5462 0.4671 0.2369 0.1017 0.2397 0.1503 0.1733 0.2369 Azafrán 40° C %Agota 97.51 C equilibrio 0.02925 Orden 1.0 0.3274 Orden 2.0 0.0896 Exponencial 0.2405 Parabólica 0.1793 Etters-Ubanik 1.0168 Rais 0.1398 Cegarra-Puente 0.2014 Vickerstaff 0.2405 Palo de Campeche %Agota C equilibrio Orden 1.0 Orden 2.0 Exponencial Parabólica Etters-Ubanik Rais Cegarra-Puente Vickerstaff 40° C 93.57 0.02339 0.1384 0.1047 0.0916 0.1141 0.5582 0.0544 0.0743 0.0916 file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 14 of 22 5.2 Isotermas de adsorción Para el cálculo de las isotermas de adsorción para el colorante natural añil se tomaron las siguientes consideraciones. Cf = s C ads k i Cb 1 + k i Cb 1+ k C 1 = s i b C f C ads K i C b 1 1 1 1 = s ⋅ + s C f C ads k i Cb C ads Cf es la concentración al equilibrio en la fibra, Cb la concentración final del baño después de la tintura, Cadss es la cantidad de adsorbato y ki la constante de adsorción donde la pendiente de la recta es: m= 1 s ads C ki Y la ordenada al origen: b= 1 s C ads Sustituyendo se obtiene la constante de adsorción: ki = b m En cada una de las experimentaciones, se obtuvieron la concentración al equilibrio del colorante en la fibra y en el baño, dichos valores fueron obtenidos de la curva de calibración correspondiente. El procedimiento para realizar el cálculo de la isoterma de adsorción para el colorante natural añil comprendieron las siguientes tinturas. Temperatura 60 50 40 Numero de Tinturas 10 9 8 Las isotermas de adsorción para el colorante natural añil se presentan a continuación: file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 15 of 22 0.025 0.02 Iso 60 0.015 Iso 50 0.01 Iso 40 0.005 0 0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 Isotermas para añil Isoterma a 40° C Ci(wc/200ml) 0.00102 0.00202 0.00302 0.00402 0.00502 0.00602 0.00702 0.00802 Abs 0.0520 0.0950 0.1440 0.1830 0.2290 0.2740 0.3280 0.3900 Ci (g/l) 0.0051 0.0101 0.0151 0.0201 0.0251 0.0301 0.0351 0.0401 Cb (g/l) 0.0034275 0.0069789 0.0110258 0.0142468 0.0180459 0.0217625 0.0262223 0.0313429 Cf(g/l) 0.0016725 0.0031211 0.0040742 0.0058532 0.0070541 0.0083375 0.0088777 0.0087571 Cf/Adsorbato 0.6690056 1.2484572 1.6296928 2.3412884 2.8216320 3.3350116 3.5510671 3.5028345 1/Cb 291.76 143.29 90.70 70.19 55.41 45.95 38.14 31.91 1/Cf 1.49 0.80 0.61 0.43 0.35 0.30 0.28 0.29 Linearización 40°C 1/Cf 2 1 y = 0.0048x + 0.1114 R2 = 0.994 0 0 50 100 150 200 250 300 350 1/Cb Isoterma a 50° C Ci(wc/200ml) 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008 0.009 Abs 0.0450 0.0879 0.1182 0.1484 0.1797 0.209 0.2604 0.3125 0.3732 Ci (g/l) 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0.0400 0.0450 Cb (g/l) 0.0028494 0.0063925 0.0088949 0.0113892 0.0139742 0.0163941 0.0206392 0.0249422 0.0299554 file://D:\conferencias\americas.htm Cf(g/l) Cf/Adsorbato 1/Cb 1/Cf 0.0021506 0.8602577 350.96 1.16 0.0036075 1.4430129 156.43 0.69 0.0061051 2.4420218 112.42 0.41 0.0086108 3.4443343 87.80 0.29 0.0110258 4.4103072 71.56 0.23 0.0136059 5.4423522 61.00 0.18 0.0143608 5.7443013 48.45 0.17 0.0150578 6.0231252 40.09 0.17 0.0150446 6.0178394 33.38 0.17 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 16 of 22 Linearización 50°C 1/Cf 1.5 1 y = 0.0033x + 0.0277 0.5 R2 = 0.9698 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 1/Cb Isoterma a 60° C Ci(wc/200ml) 0.00073 0.00173 0.00273 0.00373 0.00473 0.00573 0.00673 0.00773 0.00914 0.0100 Abs 0.0319 0.0703 0.0986 0.1256 0.1590 0.1860 0.2170 0.2459 0.3127 0.3640 Ci (g/l) 0.0037 0.0087 0.0137 0.0187 0.0237 0.0287 0.0337 0.0387 0.0457 0.0500 Cb (g/l) 0.0017674 0.0049389 0.0072762 0.0095061 0.0122646 0.0144945 0.0170548 0.0194417 0.0249587 0.0291956 Cf(g/l) Cf/Adsorbato 1/Cb 1/Cf 0.0018826 0.7530294 565.79 1.33 0.0037111 1.4844466 202.47 0.67 0.0063738 2.5495276 137.43 0.39 0.0091439 3.6575553 105.20 0.27 0.0113854 4.5541526 81.54 0.22 0.0141555 5.6621804 68.99 0.18 0.0165952 6.6380641 58.63 0.15 0.0192083 7.6833234 51.44 0.13 0.0207413 8.2965180 40.07 0.12 0.0208044 8.3217707 34.25 0.12 Linearización 60°C 1/Cf 1.5 1 y = 0.0024x + 0.0414 R2 = 0.9769 0.5 0 0 100 200 300 400 500 600 1/Cb Temperatura 40° C 50° C 60° C Constante de adsorción k. 23.2083 17.2500 8.3939 file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 17 of 22 6. Análisis y discusión de resultados La extracción del colorante amarillo presentó un sin numero de problemas, inicialmente se pretendió emplear la flor de cempoalxóchitl (Tegetes erecta) o flor de muerto, planta cuya flor contiene el colorante. En la industria alimenticia actualmente se usan sus propiedades pero en el teñido de fibras textiles es muy inestable. Se realiza la extracción del colorante con ayuda de un equipo Soxhlet y etanol como disolvente. Se obtiene un extracto que es secado y se observa que es insoluble en agua motivo por el cual se descarta el cempoalxóchitl como fuente primaria. El colorante por sus características oleosas es ideal para un proceso de estampación no de teñido. Así también se descarta el Zacatlaxcalli por su altísimo contenido de impurezas que resaltan a simple vista, se comenzó a trabajar con el camotillo del azafrán. Al igual que el cempoalxóchitl se empleo el equipo Soxhlet con etanol como disolvente para la extracción del colorante de la fuente vegetal. Después del procedimiento anterior, se obtuvo un precipitado viscoso a temperatura ambiente que incluía compuestos solubles e insolubles en agua, por lo que se procedió a hacer una extracción liquido-liquido empleando el sistema etanol-agua-hexano-éter con el que se separó los compuestos no polares de los polares, dicha extracción se realizo 3 veces para asegurar la limpieza del colorante. No se obtuvo una eficiencia elevada, ya que el consumo de tiempo y energía limitaron la extracción, se mantuvo el Soxhlet trabajando más de 150 horas, cuidando el agua de enfriamiento y procurando que los vapores del disolvente no se perdieran, y se condensaran adecuadamente. Los rendimientos aproximados fueron del 4.80% peso de colorante por peso de materia prima (camotillo de azafrán), de este 4.80% de colorante solo el 68% es útil, después de los lavados empleados para remover moléculas no polares con fin este sea soluble en agua. Al extracto se le removieron los disolventes que contenía obteniendo el mismo precipitado viscoso pero ahora un poco más soluble en disolventes polares. Se realizo la cromatografía de columna (empacada con gel de sílice) empleando hexano como disolvente principal y se aisló un solo componente con el que se realizó el análisis elemental del compuesto obtenido, dicho análisis se hizo por espectroscopia infrarroja, resonancia magnético nuclear que incluye el análisis de carbón y protón y por último una cromatografía de gases con detector de masas para determinar la estructura química del compuesto, dando un peso molecular de aproximadamente 350 uma. La purificación del Añil se suspendió porque se encontró que los compuestos presentes en la mezcla de añil, (amarillo, violeta y verde) contribuyen al color final que genera el añil. Se decide entonces emplearlo como se adquirió a pesar de las impurezas que este contenga. No se realizan purificaciones posteriores en el ácido carmínico debido a que se adquirió químicamente puro. Para el palo de Campeche fue imposible determinar el sistema de disolventes ya que no se pudo disolver en ninguno que fuera no-polar. Se puede observar que los agotamientos obtenidos para el ácido carmínico fueron superiores al 98% del camotillo del azafrán mayores al 90%, empleando palo de Campeche se obtuvo un agotamiento superior al 96% y con añil se obtuvo un agotamiento mayor del 99%. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 18 of 22 Se trabajo a bajas concentraciones iniciales de colorante debido a que el espectrómetro Datacolor con UV integrado con el que se contaba, se encuentra restringido al no poder leer concentraciones altas lo justificó el uso de concentraciones bajas iniciales del orden de 0.03 gr./lt a 0.25gr./lt empleando 0.5 gramos de fibra por cada tintura. Se podía haber trabajado empleando concentraciones más altas pero las mediciones tendrían que haber sido de manera indirecta, tomando una muestra y diluyéndola para que el equipo pudiera realizar la medición de manera precisa, pero los objetivos de este estudio es de realizar las mediciones de forma continua y no discreta como los que se reportan en la literatura. El análisis elemental demostró la acidez de los colorantes como el ácido carmínico, el camotillo del azafrán y el palo de Campeche señalando ácidos carboxílicos en sus moléculas, debido a la reactividad de dichos colorantes se calcularon las respectivas constantes de velocidad de reacción, el análisis indico la presencia de grupos azo en la molécula del Índigo o añil y de acuerdo con la literatura estos colorantes funcionan como directos, por lo que se midieron las isotermas de adsorción. Las temperaturas de operación 40°, 50° y 60° C fueron limitadas por la oxidación o reducción del colorante, ya que al trabajar en condiciones abiertas a la atmósfera, el oxígeno presente afectaba directamente el proceso de tintura descomponiendo rápidamente el colorante, la manera de percatarnos fue en el momento en que el espectrómetro registraba una curva barriendo el espectro visible diferente a las iniciales, lo que orillo que se trabajara a temperaturas no mayores de 60° C ya que a partir de este punto se hidroliza el colorante generando otra longitud de onda máxima (otro compuesto) errando así los resultados finales. En las gráficas de agotamiento se observa también que ese alcanza una fijación del colorante en la fibra; cada colorante natural tiene un mordente especial que además de ayudar al transporte de los colorantes del baño de tintura a la fibra sirve a la vez de fijador. Bajo la suposición de que solo un sitio activo en la fibra resguarda una sola molécula de colorante, se inicio el cálculo de la velocidad de reacción empleando la ecuación de Arrhenius como punto de partida y se realizo la comparación de velocidades obtenidas contra los modelos cinéticos textiles de velocidades de reacción existentes en la literatura. La constante de velocidad de reacción aparente del ácido carmínico validada estadísticamente es de orden 1.0 (ver tablas de resultados); muestra que el proceso que gobierna el proceso de tintura no es la velocidad de reacción si no la velocidad de adsorción con que el colorante se adsorbe en la fibra, esto es de esperarse debido al gran tamaño de la molécula, esta genera problemas de difusión, y al estudiar la molécula en el espacio con ayuda del simulador de moléculas ChemDraw 3D, se obtiene una estructura no plana y doblada, lo que dificulta aun más el proceso de adsorción. Las ecuaciones cinéticas empíricas textiles como el modelo Exponencial y de Vickerstaff dan una constante de velocidad aparente muy similar, contrastando con la calcula por la velocidad de orden 1.0 como se observa en la tabla. Para el azafrán, el estudio de la molécula indica que es plana pero con el inconveniente de que es muy larga, y cuenta con 2 ácidos carboxílicos, con lo que se espera un orden de reacción de 2.0. El orden de reacción calculado es de 2.0 (ver tablas de resultados) y el proceso que gobierna el fenómeno de tintura es la velocidad de adsorción y no la de reacción. Las ecuaciones que generan datos similares son las ecuaciones de Exponencial y Vickerstaff, pero también difieren del orden 2.0 calculado. El palo de Campeche muestra en la grafica del logaritmo de k contra el inverso de T que es casi lineal, y al igual que el ácido carmínico y el azafrán el orden de reacción es de 1.0 (ver tablas de resultados) con lo que se podría decir que la velocidad de adsorción se considera file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 19 of 22 despreciable donde el proceso de tintura esta gobernado por la reacción. Las ecuaciones que resultan en velocidades similares son las ecuaciones: exponencial, parabólica, Exponencial y Vickerstaff, que también difieren del orden 1.0 calculado. Las ecuaciones de Etters-Ubanik y el modelo hiperbólica difieren de los demás resultados en todos los casos, sobre todo el modelo hiperbólico, resultando en valores incongruentes. Las predicciones de los modelos cinéticos son buenas, pero difieren mucho del orden de reacción calculado en todas las experimentaciones. En los estudios cinéticos, los tiempos de estudio fueron variables para cada colorante, pero están en función del tiempo en que tarda en alcanzar la concentración al equilibrio la fibra. Los tiempos en minutos de cada tintura se muestran a continuación: Col. / Temp. Ácido Carmínico Palo de Campeche Azafrán Añil 40° C 283 50° C 360 60° C 180 267 250 164 195 129 250 171 105 150 Los tiempos de paro de las experimentaciones fueron determinadas visualmente a través del instrumento de medición. El criterio que se siguió fue cuando la concentración del baño de tintura no variaba al menos en 30 minutos, con lo que se confirmaba que la fibra había alcanzado su punto de saturación. No se realizaron las experimentaciones en un orden especifico por lo que los tiempos presentados se presentan de una manera un tanto aleatoria. Es importante señalar que la estabilidad del sistema está en función de la temperatura, agitación y flujo de la bomba. La ausencia de un controlador de temperatura obligó que los tiempos de experimentación fueran largos o bien hasta que la estabilidad del sistema fuera alcanzada. La temperatura difícilmente variaba una vez alcanzado el estado estable en intervalos no mayores a 3 horas, el sistema de agitación se reguló a través de un reóstato sujeto a los cambios variables de voltaje de la línea eléctrica. La bomba peristáltica se reguló con ayuda de dos reóstatos ajustando el flujo aproximado de 50ml/min. Es importante señalar que el equilibrio tintóreo es diferente al equilibrio termodinámico, ya que el tintóreo se refiere al momento en que la fibra no puede retener más colorante y sencillamente ya no lo acepta, las moléculas de colorante al no encontrar algún sitio activo chocan contra la superficie de la fibra y regresan al baño de tintura; en cambio, un equilibrio termodinámico se traduce como una serie de equilibrios infinitos donde la diferencia de energías libres de Gibbs en la fibra y en el baño son igual a cero, indicándose así que existe un intercambio de materia y energía diferencial tan pequeño a lo largo de la serie de equilibrios que no es cuantificable. La isoterma de adsorción calculada para el añil muestra claramente que se alcanza una mayor concentración al equilibrio entre más alta sea la temperatura de operación. Esta información es útil para no desperdiciar colorante en el momento de realizar la tintura. Los datos divergen de los porcentajes de agotamiento, porque se obtuvieron empleando el equipo de tintura Mathis Labomat cuya característica principal, es de ser un sistema cerrado con un buen controlador de temperatura mientras que el otro equipo era abierto a la atmósfera y con un control de temperatura manual. La oxidación del colorante durante la tintura mejora el agotamiento del mismo, fenómeno que no sucede en el Labomat por estar cerrado a la atmósfera. Esto se comprueba fácilmente, al comparar las curvas de calibración en sistema abierto, el colorante absorbe luz a 680nm y en sistema cerrado a 577nm. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 20 of 22 7. Conclusiones La fijación del colorante en la fibra se determinó a través de las curvas de agotamiento, si el colorante presente en la fibra alcanzaba un máximo y decrecía o no se mantenía constante, se suspendía la experimentación para cambiar las condiciones de operación. La naturaleza de los colorantes fue determinada a través del análisis elemental, ubicándolos en la clasificación de colorantes (directos, reactivos, de tina, dispersos, etc.) decidiendo así el tipo de estudio cinético a desarrollar en cada uno de ellos. La extracción del colorante amarillo a partir del camotillo del azafrán consume mucho tiempo y energía. Deberá de encontrarse un método mejor para obtener una mayor eficiencia. El mordente para el proceso de tintura es el sulfato de cobre. El añil no presenta buenos rendimientos si el sistema de tintura es cerrado (uso del Labomat), pero en sistema abierto los agotamientos son superiores al 99%, usando alumbre para el sistema abierto y cloruro de sodio para el sistema cerrado. Para teñir lana con ácido carmínico es necesario premordentar el material textil antes de ser sometido al proceso de tintura, se utiliza alumbre como mordente ya que ofrece buena fijación de colorante en la fibra. El palo de Campeche reacciona en presencia de mordentes alcalinos, obteniéndose tonalidades que van del violeta al rojo escarlata dependiendo de la sal que se emplee, pero para obtener una fijación adecuada del colorante en la fibra debe de emplearse cloruro de estaño. Se realizaron varias pruebas empleando algodón, lana y mordentes con los colorantes naturales obtenidos, escogiendo las mejores en función de la fijación y su compatibilidad con la fibra. Se debe considerar los tiempos de caducidad de los colorantes naturales obtenidos, ya que entre más viejos son, sus moléculas pueden verse alteradas. Es importante señalar que se pueden realizar tinturas empleando concentraciones altas de colorantes, pero quedan sujetas a la poder de medición del instrumento con que se cuente. Los estudios de velocidad de reacción aparentes realizados de forma continua y no discreta generan información más confiable para el cálculo de dichas constantes, ofreciendo un panorama más claro que conjuga fijación y punto máximo de saturación en las fibras durante las experimentaciones, monitoreando minuto a minuto el progreso de las mismas. El problema del transporte de materia de los baños de tintura a la fibra se hizo presente en casi todas las experimentaciones, se sugiere entonces el uso de agentes o compuestos químicos que mejoren transferencia de materia en los procesos de tintura. La información obtenida de los agotamientos e isotermas de adsorción nos dan la cantidad de colorante exacta que se aprovecha durante los procesos de tintura para que en un futuro no se tengan desperdicios de colorante. Agradecemos a CONACYT Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por apoyo total al proyecto 32596-U Extracción, cinética y tintura textil de colorantes naturales. También agradecemos a nuestros amigos de Qualytel, S. A. y Lanera “La Moderna”, S.A., por suministrar las fibras en la condiciones de pureza necesarias para la realización de este proyecto. file://D:\conferencias\americas.htm 08/11/2008 Cinética y extracción de colorantes naturales Page 21 of 22 Referencias Lokhande H.T and Dorugade V.A. “Dyeing Nylon With Natural Dyes”. American Dyestuff Reporter, February 1999. Bhattacharya B.A and Sahasrabudhe A.S. “Dyeing Jute Fibers With Natural Dyes”. American Dyestuff Reporter, April 1998. Lokhande H.T, Dorugade V.A. and Naik S.R. “Application of Natural Dyes On Poliester”. American Dyestuff Reporter, September 1998. Deo H.T and Desai B.K “Dyeing Of Cotton and Jute With Tea as a Natural Dye”. JSDC Vol 115 July/August 1999. Rathi A.K.A. and Puranik S.A. “Treatment Of Wasterwater Pollutants From Direct Dyes”. American Dyestuff Reporter, July/August 1999. 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