Industria de los Productos y Subproductos de origen animal

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Recinto Universitario Augusto C. Sandino UNI – RUACS Procesos de Manufactura Objetivos. Analizados la composición química de la lana y piel, destacando las operaciones básicas en sus procesos, así como el uso de estos como MP, indicando los principales productos obtenidos a nivel industrial. Contenidos: -

Lana y composición Lanolina Preparación de la piel Curtido . La Lana. La lana es el pelo de los animales ovinos que se esquilan periódicamente. La calidad de la lana depende de la raza, alimentación, época del año y su situación en el cuerpo del animal. Una raza estimadísima de ovejas es la merina. Su producción ha descendido a 24 000T/a. La lana sucia o bruta tiene gran cantidad de impurezas, que en argot lanero son conocidas por “mugre”, “suarda, juarda” o “churre” - Composición de la lana sucia:

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Pelo seco y limpio

30%

Grasa

15%

Mat. Solubles en agua

18%

Humedad

15%

Tierra y sólidos

22%

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Químicamente, el pelo de lana está formado por queratina, una escleroproteina polímera en la que predomina el tioaminoácido fundamental cistina. La cadena molecular fundamental de la lana tiene en su estado natural la forma I (β queratina); estirada, adopta la forma II (α - queratina). Por tratamiento con agua, la molécula se contrae, según la forma III (encogido de la lana) La lana es ampliamente utilizada en diferentes campos. El más importante es el terreno de las prendas de vestir, tanto femeninas como masculinas. Asimismo, es muy frecuente la mezcla de la lana con fibras químicas (poliéster, poliamida, acrílica,...) Lanolina. La lanolina es una sustancia aceitosa segregada por las glándulas sebáceas de los animales que producen lana, en especial las ovejas (Ovis aries). Su composición química es similar a la de la cera, se emplea como impermeabilizante y como tratamiento para la piel. La lanolina se segrega en las glándulas sebáceas de los animales lanudos, actuando como impermeabilizante para proteger la lana y evitar que acumule humedad. Algunas razas de oveja son particularmente generosas en su producción. Se extrae de la lana antes de procesarla para elaborar tejidos, simplemente prensándola entre rodillos Está compuesta principalmente por colesterol y ésteres de varios ácidos grasos. La forma sin refinar contiene varios alcoholes, que se eliminan para producir la lanolina de grado medicinal. Se utiliza como cubierta para prevenir la oxidación de materiales metálicos, o para prevenir las adherencias. La forma refinada, hipoalergénica, se utiliza como excipiente en cosmética, para afecciones de la piel, como eczemas, irritaciones, pequeñas quemaduras, o como base de ungüentos. También tiene usos en la fabricación de betunes, ceras, tintas, detergentes, pinturas, etc.

Preparación de la piel. La piel debe de llegar en buen estado de conservación. Si el transporte desde el matadero a las tenerías no es inmediato, hay que evitar la putrefacción desecándola hasta el 10 – 15% de humedad bien por exposición al sol y al aire seco, bien por impregnación en salmuera. Moderadamente se usa la refrigeración Ing. Karla Dávila

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con hielo molido o cámaras, que permiten conservarla varias semanas. Este tratamiento previene el deterioro de la flor, que disminuirá la calidad del cuero. La primera operación es, por tanto, el reverdecimiento de la piel, que se realiza lavando las pieles en tambores giratorios, al menos durante seis horas, donde se humedecen y pierden la sal por lavado y disolución de esta en agua. Las pieles frescas se someten también a esta operación para eliminar tierra y estiércol. Al agua se añaden agentes bactericidas, humectantes y enzimas proteolíticas. La segunda operación es la eliminación de todas las adherencias a la dermis; o sea remoción de de la materia queratina – epidermis y pelo (salvo las de peleteria) – y las materias grasa y musculares adheridas. La epidermis es una magnifica pared protectora, debe de eliminarse para que las materias curtiembres penetren por ambas caras, de lo contrario la absorción seria lenta e incompleta. Los tejidos grasos y musculares se rebanan por acuchillado y pueden aprovecharse para extraer grasa y colas o gelatina. La eliminación del pelo es el depilado o apelambrado y puede hacerse biológicamente utilizando bacterias o enzimas, o químicamente. El depilado químico es el más utilizado por la sensibilidad de la queratina a los álcalis; se le llama encalado porque se hace con cal, que es un álcali barato, y lejías viejas que aportan queratina degradada indispensable o bien Na2S en proporciones de 25% respecto a la cal. La solubilización de la queratina es una hidrólisis: R – CH2 – S-S- CH2- R´ + H2O (Queratina)

R – CH2 – SH-+R´ - CH2-SOH (tiol)

( Ac. sufénico)

R- CHO + SH2 (Aldehído)

Los aldehídos reaccionan con grupos amínicos de proteína: R – CHO + NH2- CH2- R´

CH2 – CH 2= N - CH2 - R´

Volviéndose a formar macro polímeros, pero con enlaces dobles, por ellos no basta con cal. Los caldos viejos tienen aminas de menor peso molecular, más reactivas con los aldehídos que las proteínas, evitándose la “ inmunización” de la queratina. El tratamiento con Na2S o NaSH tiene diferente acción por tres razones: 1. Degrada la queratina por mayor efecto hidrolítico de la sosa Ing. Karla Dávila

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Na2S + Ca(OH)2

2 NaOH + CaS

2. Reduce la cistina o cisteína que se retiene por la cal 2SH-- + R –S-S-R

S22- + 2 RSH

3. Destruye los ácidos sulfénicos ayudando a la hidrólisis R – SOH + 2SH-

R – SH + H2O + S22-

El tratamiento alcalino afloja los pelos porque destruye la grasa del bulbo piloso y facilita la separación con raspadores. La depilación con enzimas proteolíticas del páncreas ( pancretaina) o cultivo bacterianos (Bacillus subtilis), que atacan la epidermis y las raíces del pelo, se usa especialmente con pieles de cabra (cabritilla) de estructuras muy resistentes, pero es inadecuada para los corderos porque ataca la flor. También se ha utilizado el depilado con lactobacillus, que produce acido láctico, ayudando con algo de enzimas proteolítica, aunque necesita un encalado para quitar los pelos más finos. Los pelos preparados se emplean para fieltros y para recubrir superficies – paredes, muebles, estuches – con la técnica del “flocage”, que consiste en pulverizar el pelo, molido no muy fino, sobre las superficies a recubrir impregnadas de un barniz secante recién aplicado. Tercera operación, la purga, se hace a consecuencia del tratamiento anterior, pues el tratamiento alcalino provoca una saturación de iones OH del colágeno (PH = 12) , que impide la penetración del curtiente, taninos o sales de Cr, ya que éstos precipitan al contacto con la cara externa de la piel bloqueando la penetración más profunda. Como el lavado con agua es insuficiente, se hace con ácidos débiles para no atacar el colágeno. La purga consiste por tanto, en un primer lavado con agua y un segundo con ácidos orgánicos – débiles – tamponados. La cuarta operación es el rendido, que facilita la penetración más profunda y la acción mas intensa del curtiente. Se realiza por la acción simultánea o sucesiva de los caldos de encalado y enzimas pancreáticas, como elastasa y tripsina, que tienen una eficaz acción de limpieza, eliminando los componentes hidrolizados, aunque pueden atacar la flor. La quinta operación es el piquelado o adobado y tiene por objeto cambiar la carga de los aminoácidos, haciéndolos electropositivos, lo que se consigue Ing. Karla Dávila

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mediante ácidos fuertes. Así la piel queda lista para el curtido propiamente dicho, ya que su carácter catiónico es compatible con la naturaleza de los productos curtientes. Curtido El curtido es una artesanía antiquísima (el curtido con alumbre se remonta al antiguo Egipcio. En la edad media eran célebres los árabes que preparaban el cordobán de cabra en Córdoba y el marroquí o tatilete). Existen varios tipos de curtidos, bien para los distintos tipos de pieles, bien para conseguir productos de diferentes características. Según los agentes utilizados se clasifican en curtidos vegetal, mineral o condensante. Curtido vegetal: Los curtientes vegetales típicos son los taninos con dos tipos principales: los derivados de ácidos gálico y los derivados de la catequina. El acido gálico y sus derivados digálico y egálico son los taninos gálicos, bien libres o como glucósidos esterificando los OH de glucosa. Los taninos dan pirogalol por pirogenación. La catequina, tipo de los taninos catéquinos, produce la pirocatequina. Los taninos se extraen de maderas (quebracho, encina, castaño), de hojas (zumaque, gambir), de corteza (pino, acacia, castaño), de frutos tipos bayas y de agallas. Los taninos hidrolizables so ésteres o glucoderivados del acido gálico que se hidrolizan dando componentes de menor peso molecular. Por ejemplo, el acido quebulínico lo hacen en trigaloil . glucosa y acido quebulíco. Los curtientes vegetales son hidrosolubles y pardos, dan al cuero su olor típico, al oxidarse se obscurecen, floculan y sedimentan. Con sales de hierro forman intensos colores negros: tintas de hierro; por este motivo las tenerías deben cuidar mucho la eliminación de estos iones. También hay curtientes sintéticos, que son productos sulfonados de condensación con formol y fenoles. Resisten la formación de mohos, por esos se mezclan con tatinos vegetales para evitar la oxidación y ayudan a dispersar y disolver sus componentes insolubles. El curtiembre se aplica en polvo, estando las pieles húmedas y apiladas o mejor en disolución, en pequeños estanques llamados noques y con concentraciones crecientes para evitar que el efecto astringente del producto cierre la superficie impidiendo una penetración más profunda. Antiguamente se removían una vez al Ing. Karla Dávila

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día y se cambiaba la casca curtiente después de varios meses y el proceso duraba hasta un año. Actualmente, aplicando extractos taninos y productos sintéticos sobre pieles tensadas en bastidores y calentadas, se consigue en pocas semanas; incluso con productos centrados en batanes, puede acortarse a menos de una semana. El curtido vegetal hace aumentar enormemente el peso de la piel. Proporciona cueros pesados, impermeables, resistentes a la abrasión, flexión y tracción por lo que se emplea para curtir pieles de vacas y obtener suelas, correas de transmisión, monturas y arneses, etc. La badana – piel de cordero – se suele curtir también con polvo de zumaque, curtiente pirogálico. Curtido mineral Los curtidos minerales actúan ligándose a los radicales polares de las proteínas colágenos, para formar complejos de adición a través de sus átomos metálicos. Lo mas corriente son el ion cromo, como sulfato básico (curtido al cromo) y el aluminio como alumbre (curtido blanco) El Cr (III) por su capacidad de formar complejos con los aniniones carboxílicos se anioniza y repele los ligandos aquo, que al basificarse se reemplazan por oxhidrilos aumentando el tamaño del complejo. Los puentes de OH son muy estables y resisten la disociación. Está es la ventaja del Cr frente al Al, FE, Ti, etc. El efecto curtiente se consigue cuando la basificación del complejo alcanza el 30 al 50 % y cada molécula tiene de 2 a 4 átomos de Cr. La operación se realiza en tambores rotatorios con sulfato de Cr3+ y para evitar que se hinche la piel se piquela con NaCl y sulfúrico o fórmico. El proceso de curtido durara unas 6 horas, se basifica con bicarbonato sódico y moderadamente con carbonato magnésico que permite una basificación automática. El agotamiento del baño no es completo y siempre queda cromo, de ahí el carácter contaminante de los vertidos. El Cr 3+ no es toxico para las plantas y los animales, sobre todo0 en condiciones neutras, ya que es insolubles, pero el Cr 6+ es irritante y carcinógeno. El cromo se oxida en medio alcalino y se reduce con materia orgánica en medio acido, lo que sucede muy rápidamente durante el curtido.

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Siguiendo las orientaciones de la docente, organícese y analice cada una de las interrogantes y respondan en conjunto. 1. ¿Cuál es la composición química de la lana y que usos se le dan a esta? 2. ¿De donde se obtiene la lanolina, cual es su composición química? ¿Qué aplicaciones tiene? 3. Expóngase y justifique las sucesivas operaciones que transforman la piel en cuero. 4. ¿Qué es un curtido? ¿Cuál es la diferencia entre curtido vegetal o mineral? 5. Explique las inconvenientes de cada uno de los métodos de curtiembres de piel. 6. ¿Por qué no basta el tratamiento con cal para eliminar la queratina epidérmica? Bibliografía Ortuno Vian, A. (2006). Introducción a la Quimica Industrial. Barcelona, España: REVERTE. http://www.quiminet.com/ar6/ar_hgsAhgsAzgt-que-es-la-lanolina.htm

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