Diseño del proceso de elaboración de tintes permanentes de cabello de origen vegetal

Abstract

En la presente tesis se investigó acerca de la composición, diseño de proceso y producción de tintes de cabello de origen vegetal. El mercado de tintes de cabello aumentó sus ventas en un 10% respecto al 2020 y con ese impulso se vio una oportunidad de embarcarse en este sector e investigar una alternativa sostenible y eco amigable. Para no competir con la industria alimentaria, se escogieron plantas que no sean de consumo masivo (coco, manzanilla, cúrcuma, etc) como materia prima. Para reducir los daños ocasionados en el cabello por el amoniaco y el peróxido de hidrógeno, se optó por el uso de monoetanolamina (2% de la masa del tinte) y ácido peracético respectivamente. También se definió usar compuestos acopladors por oxidación alternativos al PPD para disminuir el riesgo de intoxicación. Los compuestos acopladors elegidos fueron el PPD 6, el PPD 7 y el resorcinol; con porcentajes de masa en el tinte de 0,02 %; 0,02 % y 1,25 % respectivamente. Para ello, se ha realizado un balance de masa y un modelo matemático para generalizar en rangos de operación para la obtención del producto. Con el modelo matemático se conoció la distribución de materia prima para los mezcladores de fase acuosa y oleosa. La base de cálculo usada es el volumen convencional de producción comercial de tintes (75 mL de decolorante y 50 mL de tinte), donde fueron calculadas relaciones de masa, entre las temperaturas de 20 °C y 75 °C. Se han dimensionado los mezcladores para el proceso. Para el decolorante, los volúmenes de los tanques son de 51 L, 46 L y 98 L (fase acuosa, fase oleosa y emulsión respectivamente). Para el tinte, los volúmenes de los tanques son de 42 L, 14 L y 65 L (fase acuosa, fase oleosa y emulsión respectivamente). La producción será por lotes de 1000 cajas de tinte y se producirán 2 lotes diarios. Se realizó un análisis económico para determinar la viabilidad del producto final, dando por resultado que es viable y la inversión se recupera después del segundo año (VAN de 45,8 millones de soles y TIR al 155%). Por último, se aspira que este producto se haga lugar en el mercado peruano

Due to the growth of the Peruvian hair dyes market post pandemic (10 % growth compared to 2020), a chance to investigate and develop an eco-friendly alternative for this cosmetic appeared. Most of the raw materials are plants (coconut, chamomile, turmeric, etc) which are not massively used in the food industry. The plant-based components are in oil or powder form. To reduce the damage caused to the hair by ammonia and hydrogen peroxide, it is considered to replace them with monoethanolamine and peracetic acid respectively. To substitute PPD, it is defined to use alternative oxidation coupling compounds to reduce the risk of intoxication. These components are PPD 6, PPD 7 and resorcinol (mass percentage of 0,02 %; 0,02 % and 1,25% respectively). Mass balances were done and a mathematical model has been built to know the distribution of raw material for the aqueous and oily phase mixers and to define operating ranges the obtaining of the product. The regular dye volumes (75 mL of hair bleach and 50 mL of hair dye) were taken as the calculus basis, mass ratios were found through density. The process temperature lies between 20 °C to 75 °C. Mixers have been sized for the process. The volumes of the hair bleach tanks are 51 L, 46 L and 98 L (aqueous phase, oily phase and emulsion respectively). For the dye, the volumes of the tanks are 42 L, 14 L and 65 L (same order as the hair bleach). The production will be in batches of 1000 boxes of dye and 2 daily batches will be produced. An economic analysis was carried out to determine the viability of the final product, giving as a result that it is viable and the investment is recovered after the second year (VAN of 45.8 million soles and IRR of 155%). Finally, it is hoped that this product will find a place in the Peruvian market.