UN MÉTODO DE OBTENCIÓN DE COLORANTES NATURALES EN POLVO, LOS COLORANTES ASÍ OBTENIDOS Y SUS APLICACIONES.

Obtención de colorantes en polvo a partir de desechos agrícolas o agroindustriales de bajo o nulo valor,

como las hojas de mistol, yerba, guayacán, cáscara de cebolla, maní, pericarpio de nuez, fresno otoñal, resina de algarrobo, hojas y frutos de aguaribay, pata, eucaliptus. Método de obtención y usos que derivan de sus propiedades funcionales a saber, en la industria textil, de pinturas, alimenticia, cosmética, farmacéutica, del caucho, cueros, plásticos, madera y papel.

Los colorantes obtenidos presentan muy buena solidez al lavado y son capaces de ser utilizados para la tinción de textiles sin el uso de mordientes adicionados.

Un método de obtención de colorantes naturales en polvo, los colorantes así obtenidos y sus aplicaciones

Indicación del sector de la técnica Esta invención se encuadra en el sector de los colorantes naturales obtenidos de especies vegetales.

Estado de la técnica anterior

Los colorantes se pueden dividir de manera general en colorantes sintéticos y colorantes naturales Los colorantes sintéticos son obtenidos, a nivel mundial, por síntesis orgánica para distintas aplicaciones. Ellos presentan algunas ventajas como bajo costo, buena performance, alta disponibilidad, pero desde hace más de una década, gran parte de ellos tienden a ser cuestionados cada vez más debido a la toxicidad que presentan, también al hecho que tienen baja biodegradabilidad ya que provienen del petróleo.

Existe una demanda cada vez mayor para que los productos y procesos industriales sean más respetuosos con el medio ambiente y se nota una tendencia clara a intentar reemplazar los colorantes sintéticos por los colorantes naturales.

Estos colorantes no sólo presentan baja toxicidad, sino que además son biodegradables, renovables y no provienen del petróleo. En particular, en el caso de los productos reivindicados en esta patente, se puede sumar un aporte adicional ya que además de ser naturales muchas de las materias primas empleadas tienen el valor de ser desechos agrícolas y agroindustriales, usualmente sin ninguna aplicación.

A lo largo y ancho de Argentina existen distintos cultivos que dejan desechos agrícolas a campo como, por ejemplo, la cosecha de maíz, la tala de los árboles así como también desechos agroindustriales como la cosecha de maní, la tala de mistol, guayacán, pata, que dejan hojas y ramas sin utilizar. También la cáscara de batata en la producción de dulce, la pimienta rosa (conocidos como frutos de aguaribay) luego de la obtención de los aceites esenciales. Los colorantes naturales, en cambio se obtienen de fuentes naturales sean de origen animal, vegetal o mineral.

Los colorantes naturales pueden ser empleados para colorear productos alimenticios, farmacéuticos o cosméticos. Otra aplicación interesante es que pueden ser empleados para el teñido de productos de la industria textil, plásticos, cauchos, cueros, pinturas, papel, maderas, entre otras.

En la industria textil se utilizan sólo unos pocos colorantes naturales. Simplemente a modo de ejemplo se mencionan algunos de los más conocidos comercialmente, a saber carmín, índigo, rubia tintórea.

Los artesanos textiles suelen usar una variedad mucho más grande de colorantes naturales que lo que hace la industria textil, pero al usar el método de hervir los vegetales se enfrentan a los siguientes inconvenientes:

Estacionalidad: Deben esperar a la floración correspondiente lo que limita su trabajo a una época determinada del año calendario Repetibilidad: El color de las prendas teñidas, difícilmente sea reproducible.

Mordentado: Previo al teñido o posteriormente al proceso de tinción utilizan mordientes químicos para fijar el color a la prenda.

Solidez: Los colorantes naturales obtenidos por simple cocción del vegetal no presentan solidez al lavado. Es decir, el colorante no está fijo a la tela y se va rápidamente con los sucesivos lavados.

Dosificación: Al usar el vegetal desconocen el contenido de colorante presente en el líquido al momento de teñir.

De forma resumida, podemos decir que el teñido artesanal se realiza por recolección a campo del material, simple cocción del vegetal y luego se coloca la prenda, mordentada previamente, en el líquido coloreado.

Para los artesanos contar con colorantes en polvo (ver lista más adelante) según la metodología reivindicada en esta patente les permite un proceso de tinción que los independiza de la estacionalidad, no necesitan de la recolección del vegetal, los colorantes son solubles, pueden dosificarse y les permite teñidos reproducibles y sin el uso de mordientes tóxicos.

Se ha desarrollado un método de obtención de colorantes a partir de desechos agrícolas o desechos agroindustriales, mediante el cual se obtienen colorantes naturales en polvo que a nuestro leal saber y entender no se conocen a nivel mundial. Gracias a la metodología utilizada, los colorantes así obtenidos no requieren del uso de mordientes cuando se emplean para uso textil.

Se mencionan a continuación antecedentes de colorantes naturales que obtenidos por otras metodologías necesitan del uso de mordientes químicos, a saber:

La patente US4383833 de Hoffmann (17 de mayo de 1983) que refiere al uso de las pieles de los granos de color del género Phaseolus para la obtención de un colorante en solución o como sustancia seca de tonalidades básicamente rojizas que pueden variar de acuerdo al pH. El método de extracción emplea enzimas, medio ácido y temperatura. De acuerdo a la presente invención, el método desarrollado no involucra el uso de enzimas ni procedimientos a temperatura de ebullición.

La patente US4475919 de Woznicki, et al. (9 de octubre de 1984) , refiere a un colorante formado a base de un polvo insoluble en agua tal como la celulosa y sus derivados, y de un tinte natural como la cúrcuma, achiote o extracto de piel de uva y de un agente fijador como una sal. Este colorante es el que va a ser empleado como colorante de tabletas medicinales, alimentos y productos cosméticos. Como resumen se puede decir que en esta patente no se detalla el procedimiento de obtención del pigmento a partir de los vegetales mencionados sino que lo emplea en polvo o como extracto para para colorear el polvo insoluble en agua junto con el mordiente. En la presente invención no se necesita ninguna base como celulosa o derivados para poder hacer un pigmento para teñir, además de no utilizar mordientes durante el teñido.

Gurley en su patente US5509941 (23 de abril de 1996) relata la necesidad de emplear mordientes para teñir fibras tanto con colorantes sintéticos como naturales. El problema que se resuelve en esta invención es que se desarrolló un mordiente no tóxico que puede ser empleado para ambos tipos de colorantes que reduce la contaminación y que ahorra el uso de energía. Cabe destacar que en esta patente se reivindica el uso de mordientes para efectuar el teñido mientras que en el método de teñido de la presente invención no es necesario emplear mordientes para el teñido con colorantes naturales.

Gurley en su patente US5651795 (29 de julio de 1997) continúa con las composiciones de mordientes que no son tóxicos sumando en este caso el empleo de ácido cítrico al formular la suspensión coloidal de hidróxido de potasio para que el pH quede controlado entre 3.5 y 4. Esto permite que al teñir no queden depósitos en el paquete de hilado y que el colorante penetre en forma uniforme en el mismo. Nuevamente señala la necesidad de utilizar mordientes para el teñido con colorantes tanto sintéticos como naturales, a diferencia del método reivindicado por la presente invención.

La patente US6406503 de Khatchatrian, et al. (18 de junio de 2002) reivindica la molienda, con un tamaño de partícula apropiado, de la cáscara de nogal sin madurar. En esta patente el colorante se obtiene directamente por molienda sin necesidad de una extracción previa, mientras que en la presente invención lo que se obtiene es el colorante propiamente dicho a partir de un proceso de extracción y posterior precipitación.

Baid en su patente US7485158 (3 de febrero de 2009) relata el uso de hierbas medicinales como fuente de colorantes naturales para teñir fibras vegetales a base de celulosa y fibras animales. El uso de este tipo de hierbas es para aprovechar no sólo el color que se puede obtener de las mismas, sino también el valor medicinal como método de prevención de enfermedades. Los textiles para poder ser teñidos con estos tintes deben ser pretratados y uno de los pasos necesarios es el mordentado que puede ser realizado tanto empleando mordientes naturales como químicos. La extracción del colorante vegetal se realiza en agua a temperatura durante un tiempo adecuado. A diferencia del procedimiento anterior, el método desarrollado en INTI permite obtener colorantes que pueden ser utilizados para teñir sin el empleo de mordientes.

Descripción de la Invención El método de obtención de colorantes naturales en polvo de la presente invención comprende las etapas de:

• extracción acuosa en medio alcalino;

• precipitación del colorante;

• separación del precipitado mediante filtración; y

• secado del colorante precipitado

Constituyen otro objeto de la presente invención colorantes naturales en polvo obtenidos... [Seguir leyendo]

1. Un método de obtención de colorantes naturales en polvo, caracterizado porque comprende las etapas de: extracción acuosa en medio alcalino; precipitación del colorante; separación del precipitado mediante filtración; y secado del colorante precipitado

de modo que los colorantes así obtenidos no requieren del uso de mordientes cuando se emplean para uso textil, y donde las materias primas a utilizar son desechos agrícolas o desechos agroindustriales.

2. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a la reivindicación 1, caracterizado porque incluye una etapa de separación del residuo por filtración luego de la extracción acuosa en medio alcalino y antes de la precipitación del colorante.

3. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la etapa de secado es secado en estufa de vacío a una temperatura menor o igual a 60ºC, secado por spray, o liofilizado.

4. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la etapa de precipitación del colorante se lleva a cabo mediante el agregado de ácidos, mediante el agregado de solventes miscibles con el agua, o mediante modificación de la fuerza iónica del medio.

5. El método de obtención de acuerdo a la reivindicación 4, caracterizado porque el medio ácido se logra con el agregado de ácido acético, ácido clorhídrico o ácido cítrico.

6. El método de obtención de acuerdo a la reivindicación 4, caracterizado porque el solvente miscible con el agua es elegido entre los siguientes: acetona, metanol, isopropanol, etanol, n-propanol.

7. El método de obtención de acuerdo a la reivindicación 4, caracterizado porque la fuerza iónica se modifica mediante el agregado de sales de sodio, potasio, litio de los aniones cloruro, acetato y sulfato.

8. El método de obtención de acuerdo a la reivindicación 7, caracterizado porque las sales agregadas para modificar la fuerza iónica tienen una molaridad de entre 1 y 3 molar.

9. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de la cáscara de Allium cepa.

10. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente del tegumento de Arachis hypogaea.

11. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de hojas de Ziziphus mistol.

12. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Fabiana imbricata.

13. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Colliguaja integerrima.

14. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de los frutos y hojas de Schinus molle.

15. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de pericarpio de Juglans regia.

16. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Hetherotalamus alienus.

17. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Fraxinus pennsylvanica.

18. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Ilex paraguariensis.

19. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de la resina de Prosopis nigra.

20. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de las hojas de Caesalpinia paraguariensis.

21. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de la corteza de Eucalyptus globulus.

22. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el colorante en polvo obtenido es proveniente de la corteza de Eucalyptus cinerea.

23. El método de obtención de colorantes naturales en polvo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque en la etapa de extracción acuosa, el medio alcalino se logra con LiOH, NaOH, KOH, NaHCO3, Na2CO3, NH4OH.

24. Un colorante natural en polvo obtenido de acuerdo al método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23.

25. Un método de teñido que emplea los colorantes obtenidos de acuerdo con el método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el proceso de tinción en textiles se logra sin el uso de mordientes.

26. El colorante natural en polvo de acuerdo a la reivindicación 24, caracterizado porque tiene aplicación en el teñido artesanal, en la industria textil, alimenticia, cosmética, farmacéutica, de pinturas, cauchos, cueros, papel, madera y plásticos.