Cochineal Kokenilli

Kokenilla värjättyjä lankoja, osassa myös indigoa ja krappia kokenillin lisänä.
Yarns dyed with cochineal, some are dyed also with indigo or madder with cochineal.

Vähän historiaa ensin:

Punainen on aina ollut haluttu ja vaikea väri, ja krapin lisäksi vanhimpia punaisen värin lähteitä ovat olleet muutamat kilpikirvat.

Kermeskirva (Kermes vermilio) elää etelä Euroopassa loisena kermesintammella (Quercus coccifera). Nykyään kermes on uhanalainen laji, maanviljelyksen lisääntyminen, metsäpalot ja hyönteismyrkkyjen käyttö ovat hävittäneet sitä. Kermeksen pääasiallinen väriaine on kermesiinihappo, ja sillä värjättiin villaa helakanpunaiseksi.

Keski- ja Pohjois- Euroopasta Mongoliaan ulottuvalla alueella elää useita Porphyrophora-suvun punaiseksi värjääviä kilpikirvoja, jotka loisivat ruohovartisten kasvien juurilla maan alla (mm P.polonica,"puolalainen kermes" ja P.hamelii, "armanialainen kermes"). Näistäkin kilpikirvasuvuista osa on kadonnut lähes sukupuuttoon arojen hävittyä ja hyönteismyrkkyjen vaikutuksesta, mm eräs vehnän juurilla loisiva suvun laji. Näiden väriaineita ovat karmiinihappo, kermesiinihappo ja flavokermesiinihappo ja niitä käytettiin värjäämään silkkiä mm. keskiajan Venetsiassa karmiininpunaiseksi.

Yksi kasvi jonka juurilla P.polonica on elänyt Puolassa on Scleranthus perennis, piti katsoa kasvioppaasta mikä se mahtaa olla suomeksi ja senhän pitäisi olla ihan yleinen kasvi täälläkin, kohokkikasveihin kuuluva vaalea jäsenruoho. En kyllä ollut siitä ennen kuullut mitään, mutta ehkä pitää yrittää tunnistaa se ensi kesänä, mistä sitä tietää vaikka sen juurista löytyisi jotain, tai sitten ei:)

Tärkein kuitenkin on espanajalaisten 1500-luvulla Mexikosta tuoma kokenilli, Dactylopius coccus, joka elää loisena Opunta-kaktuksilla ja jota jo inkat viljelivat. Dactylopius-sukuun kuuluu myös villejä lajeja, jotka sisältävät samoja väriaineita, mutta viljelty kokenilli on huomattavasti satoisampaa.

Ei mikään ihme, että eurooppalaiset innostuivat uudesta amerikkalaisesta kokenillista; siinä kun kuivattua kermestä tarvittiin vähintään 71,5% ja maassa eläviä kilpikirvoja jopa 6-14 kertaa värjättävän kankaan paino, niin kokenillilla 7% riitti saamaan saman vahvuinen väri, tosin hiukan eri sävyinen. (Cardon). Värin kiinnittämiseen käytettiin alunaa ja punaista viinikiveä (punaviinitynnyreistä) ja myöhemmin 1700-luvulla tinaa ja valkoista viinikiveä (valkoviinitynnyreistä). Mitähän eroa noissa viinikivissä on, ja mitä tämä nykyinen synteettisesti tehty viinikivi on? Ja miksi sen piti olla juuri punaista alunan kanssa? (Cardon s. 626 ja Sandberg s 54)

Aluksi kokenillia tuotiin kuivattuna Eurooppaan, se oli kullan, hopean ja helmien jälkeen kalleinta tuontitavaraa. 1700-luvun lopulle tullessa elävää kokenillia oli yritetty tuoda kasvatettavaksi Euroopassa (aluksi elävien kirvojen tuonti oli kiellettyä), mutta vaikka sopivia kaktuksia saatiinkin kasvamaan Malagassa ja Algeriassa niin vasta 1836 itse kilpikirvat saatiin menestymään isommassa mittakaavassa Kanarian saarilla.
Täällä on mukava kuvasarja Oaxacasta Mexikosta kokenillilla värjämisestä ja kaktuksista, ja tässä toinen You Tube pätkä (espanjaksi, sivun vasemmassa laidassa) Kanarian saarten kokenillin keruusta ja värjäämisestä.

Sangbergin kirjassa The Red Dyes on hauska kertomus Linne'stä joka kovasti halusi saada tätä uutta väriainetta ja lähetti oppilaansa Daniel Rolanderin hakemaan sitä Etelä-Amerikasta 1755. Seuraavana vuonna sitten Rolander lähetti kotiin Ruotsiin ison purkin Opuntia-kaktusta, joka oli täynnä kilpikirvoja. Kallisarvoinen lähetys saapui monien vaikeuksien jälkeen Upsalaan, jossa se vietiin kasvitietelliseen puutarhaan. Kaktuksen vastaanotti puutarhuri, joka huomasi, että kaktus oli täynnä "tuholaisia", ja hän tietysti pesi sen puhtaaksi saman tien, ennen kun Linne tuli katsomaan kauan kaivattuja hyönteisiään. Tarkan tutkimisen jälkeen lopulta löytyi yksi jäljelle jäänyt kilpikirva, mutta se ei ollut raskaana oleva naaras ja sekin kuoli, niinpä Linne jäi edelleen ilman kokenillikirvoja. Voi arvata miltä Linne'stä tuntui, hän saikin kovan migreenin, mutta tarina ei kerro mitä tapahtui kovan onnen tunnolliselle puutarhurille.

No, synteettisten värien myötä 1800-luvun lopulla kokenillin tuotanto romahti, mutta niitä viljellään edelleen lähinnä elintarviketeollisuuden väriaineeksi Perussa, Chilessä, Kanarian saarilla ja Boliviassa. Kokenillista saatava sinertävään vivahtava punainen on myös suosittu väri luonnonvärjäyksessä, se sisältämät väriaineet karmiinihappo, kermesiinihappo, flavokermesiinihappo kuuluvat antrakinoneihin, samoihin väriaineisiin mitä saadaan krapista ja mm veriseitikeistä, ja jotka ovat hyvin kestäviä. Lisäksi kokenillissa on jotain toistaiseksi tuntemattomia väriaineita pieniä määriä. Venäläinen kemisti Valery Kolikov on tutkinut kokenillia 2000-luvulla, mutta en löytänyt netistä hänen tutkimuksiaan. Niitä olisi ainakin Dyes in History and Archaeology-julkaisussa 16/17, saisikohan sitä mistään kirjastosta?
Kuten muillakin luonnonväreillä, värjäysaika ja lämpötila vaikuttavat suhteisiin, missä eri väriaineet imeytyvät, kermesiinihappo ja flavokermesiinihappo imeytyvät ensimmäisinä.

Kokenillilla värjäämiseen on todella paljon erilaisia reseptejä, ja tässä on nyt se miten minä olen sillä värjännyt, keskimmäinen kuva ylhäällä. Tämä pohjautuu alunperin Terttu Hassin kirjan reseptiin, jota olen aikojen kuluessa muokannut itselleni sopivaksi, ja hyvin pitkälle värjään samalla tavalla, ainoastaan pohjalangan väri vaihtelee, usein värjään kokenillilla uudelleen krapilla tai seitikeillä värjättyä kellanoranssia tai sitten indigolla värjättyä sinistä, jolloin väri taittuu violettiin. En käytä emäksiä tai happoja värin muuttamiseen värjäyksen jälkeen, koska haluan olla varma, että väri säilyy myöhemminkin, asiakkaiden pestessä valmiita tuotteita suosittelemallani neutraalilla pesuaineella (ehkä muutetut värit pysyvätkin, en tosiaan tiedä, mutta myyntituotteissa kannattaa tehdä varman päälle). Värjätessä omiin projekteihin tällä seikalla ei ole väliä.

VÄRJÄYSOHJE KOKENILLILLE:

1.Punnitse 8g kokenillia/100g lankaa (8%) ja laita kuumaa vettä päälle, anna liota yön yli. Tällä määrällä ensimmäisestä väristä tulee melko voimakas, mutta jos haluat vaaleampaa väriä, kokenillin määrän voi puolittaa.

Käytän kokonaisia kokenilleja, koska jauhettu kokenilli on ihan mahdotonta pestä kunnolla pois omasta villalangastani, kokonaiset ovat paljon helpompia käyttää.

2. Keitä yön yli lionneita kokenilleja pienessä kattilassa liotusvedessään 20minuttia, siivilöi (ota liemi talteen), laita uusi vesi päälle ja keitä uudelleen 20 minuttia, näin olen huomannut väriä irtoavan enemmän kuin vain yhdessä vedessä keitettäessä.

3. Lisää keitokseen toisen uuton loppuvaiheessa viinikiveä 4g /8g kokenillia.

4. Lisää isoon kattilaan keitetyt kokenilliliemet ja lisää vettä, vettä pitää olla yhteensä vähintään 5l/100g lankaa.

5. Lämmitä väriliemi ja kun se on käden lämpöistä lisää liemeen hyvin kastellut ja huuhdotut esipuretetut langat (10g alunaa, 4g viinikiveä, tässä viinikiven voi jättää poiskin tai vähentää määrää, se muuttaa hiukan värisävyä).

6.Nosta liemen lämpotila 80-90C, melkein kiehuvaksi. Toisin kuin krapilla, kokenillilla pitää kokemukseni mukaan liemen lämpötila mielellään olla lähellä 90 astetta. Värjää tässä lämmössä tunti. Lankojen ei tarvitse antaa jäähtyä liemessä, niinkuin monilla muilla luonnonväreillä (ei siitä haittaakaan ole), vaan kokenilli tarttuu lankaan nopeasti.

7. Ota langat pois liemestä, purista ylimääräinen väriliemi takaisin kattilaan ja jätä langat jäähtymään seuraavaan päivään, tai pidemmäksikin aikaa, ennenkuin peset langat. Usein heti pestessä väriä voi hiukan irrota, mutta jos langat ovat saaneet asettua muutaman päivän, väriä ei lähde langoista juuri lainkaan.

8. Pese värjätyt langat, ja itse lisään viimeiseen huuhteluveteen lorauksen etikkaa, tämä ei muuta langan väriä, mutta kuvittelen sen ainakin sulkevan villan suomut, ja parhaassa tapauksessa kiinnittää värin vieläkin tiukemmin (Erik Sundbergin ohje).

9. Kuivatusta langasta on helppo ravistella irtonaiset kokenillinpalat pois.

10. Väriliemessä on vielä runsaasti pigmenttiä jäljellä, ja sillä voi värjätä saman verran uutta esipuretettua lankaa vaaleammaksi eli 8g kokenillia värjää 100g lankaa tummaksi ja toiset 100g vaaleammaksi väriksi. Kolmannen värin valonkesto on yleensä heikompi, enkä värjää kolmatta kertaa samassa liemessä. Kokenilliliemestä näkee hyvin, milloin väri on kaikki imeytynyt lankoihin, ainakin jos kokenilli on kokonaisena. Kun käyttää esipuretettua lankaa, kokenilli tarttuu paremmin lankaan, verrattuna siihen jos puretusaineet laittaa väriliemeen, jolloin osa väriaineesta jää sakkautuneena astian pohjalle. Näin säästyy väriainetta.

Viinikivi väriliemessä ei ole puretusaine, vaan se auttaa värimolekyylejä pysymään liukoisena pidempään ja tarttumaan paremmin lankaan (Sandberg)
Cardonin kirjassa (s.629) on myös em Golikovin tutkimuksista, ja niiden mukaan viinikiven lisäys väriliemeen (ja/tai väriomenan.. gallnut.. tanniineja??, kuten 1800-luvun resepteissä), estää epätoivottujen liukenemattomien yhdisteiden muodostumista karmiinihapon ja veden mahdollisten epäpuhtauksen välillä (mikä lausehirviö). No, olipa syy mikä tahansa olen itsekin huomannut viinikiven kokenilliliemessä auttavan värin imeytymisessä lankaan niin, että väriä ei jää kiinnittymättä.

In English
A little history first:
Red has always been a very desirable and difficult color to get and besides madder, dyers have been able to get red from different scale insects.
Dyer's kermes (Kermes vermilio) is an insect which lives as a parasite on kermes oak (Quercus coccifera). Nowadays Dyer's kermes is threatened species, most important reasons for this are shrinking of natural habitats of kermes oak, pestisides and forest fires, and so it is advisable not to use kermes any more. The main colorant in Dyer's kermes is kermesic acid and it gives scarlet red.

In an area from Middle and North Europe to Mongolia, several species of scale insects belonging to Porphyrophora-genus are found and they give crimson red. The insects live underground in the roots of several perennial plants (P.polonica "Polish crimson-dyeing scale insect" and P.hamelii "Armenian crimson-dyeing scale insect"). Some of these insects are also now almost extinct, because of the extension of agriculture and pesticides, for example one species which live on the roots of wheat. The colorants in these species are carminic acid, kermesic acid, flavokermesic acid and they have been used to dye silk crimson in medieval Venice.
One host of P.polonica is Scleranthus perennis, I had to look it up in Finnish plant book, and to my surprise it is common in Finland, too. I will have to try to find and to identify it next summer, who knows what might live in it's roots.. or perhaps nothing:)
The most important dye insect is Domestic cochineal (Dactylopius coccus), which was brought dried to Europe from Mexico by the Spanish in the 16th century. Cochineal lives in Opuntia cactuses in Mexico and South America, and it was cultivated in Mexico even before the Spanish got there. Dactylopius- genus includes several wild species, which contain the same colorant, but the cultivated form gives bigger crops.
It is no wonder the Europeans were excited about the American cochineal; to dye with Dyer's kermes they needed at least 71,5% more than the weight of the fiber, and 6-14 times more of the crimson-dyeing scale insects than fiber, when with cochineal only 7% was needed to dye the same depth of color (Cardon), the hue was a little different but nevetherless, it was much more economical to dye with cochineal. The fiber was mordanted with alum and red tartar (from the barrels of red wine) and later in the 18th century tin and white tartar (from the barrels of white wine), I started thinking what is this synthetic cream of tartar used now, and why did it have to be red tartar with alum in old recipes instead of white? (Cardon p.626 and Sandberg p.54)

At first cochineal was brought dried to Europe (it was a big secret where it came from), and it was the most precious product after gold, silver and pearls. By the 1800 there were several attempts to grow cochineal in Europe and even though they managed to grow the Opuntia cactus, the scale insects were not so easy to grow. It was as late as in 1836 when the cultivation of cochineal in the Canary Islands succeeded in larger scale.

Here is a nice slideshow about dyeing with cochineal in Oaxaca Mexico and here a YouTube video (in Spanish, in left side of the page) from Canary islands, about collecting cochineal and dyeing with it.
In Gösta Sandberg's book The Red Dyes, there was a funny story about Swedish botanist Linne, who wanted very much to get this new dye insect, cochineal, and he sent one of his students, Daniel Rolander, to South America to get it in 1755. A year later a shipment arrived to Sweden from Daniel, a big Opuntia cactus in a pot. When it reached Upsala, it was taken to botanical garden, where a gardener discovered that the plant was full of "vermins", so of course he washed it very throughly to get rid of them.. before Linne had a chance to come and see the plant. You can imagine how Linne felt when he came to see the longed-for insects. He found one insect which had survived the washing, but it wasn't a pregnant female and it died! Linne was devastated and got a migraine, but the story doesn't tell what happened to the unfortunate gardener.

Well, as the synthetic dyes came along in the end of the 19th century, the cultivation of cochineal collapsed, but they are still cultivated in Peru, Chile, Canary Islands and Bolivia, mainly for the food coloring. Cochineal gives reds and purples/pinks, and the main colorants are carminic acid, kermesic acid, flavokermesic acid and these belong to anthraquinone group, the same group which includes colorants of madder and Dermocybe mushrooms, and they are very fast. Cochineal also contains small amounts of still unknown colorants. A Russian chemist Valery Kolikov has studied cochineal lately, but I didn't find any of his studies in the Internet, only in a magazine Dyes in History and Archaeology vol 16/17, and I don't have it. I don't know if it would be available in any library in Finland, I'll have to find out:).

As with other natural dyes, the time and temperature of the dyebath affect on the ratio of the different colorants absorbed, the kermesic acid and flavokermesic acid are absorbed first.
There are many recipes for dyeing with cochineal, and this next one is the one I use, the picture in the middle above. It is based on a recipe in Terttu Hassi's dyebook Luonnonväreillä värjääminen, and I have modified it over the time to suit myself. I get different colors with the same recipe by changing the color of the base yarn, and dyeing over oranges first dyed with madder or mushrooms, or over blues to get purples. I haven't used acid or basic modifiers after dyeing, because I am not sure if the modified colors stay (perhaps they do, I don't know, because I don't have experience on it, so I do what I know will work) when my customers wash the yarns/garments with recommended neutral detergent, but if you dye for your own projects, you can find many recipes where the color is changed by the pH of the dyebath.

DYEING WITH COCHINEAL
1. Measure 8grams of cochineal /100grams of fiber (8%), cover with hot water and wait overnight. With this amount you can get quite dark color, and if you want lighter, you can reduce the amount of cochineal.
I use whole cochineal bugs, because for me the ground powder is next to impossible to get off the dyed wool yarns. This is a personal preference and for me this is by far the easiest way to dye.
2. Boil the soaked cochineal in a small kettle in the same water for 20 minutes, than strain the bath (keep the strained liquid), cover with fresh water and boil again for another 20 minutes. I have noticed that I get more color this way than when boiling in only one water.
3. In the end the second extraction, add 4 grams of Cream of tartar/8grams of cochineal to the boiling bath.
4. Next combine the extractions in a bigger kettle with more fresh water, you should have total of 5 litres of water/100grams of yarn.
5. Heat the bath and when it is lukewarm, add well soaked and premordanted (10% alum, 4%CoT) yarns. If you don't use CoT when mordating (or use different amount), the shade of the color will be a little different.
6. Raise the temperature of the bath to simmer, 80-90C, and keep it for one hour. Unlike dyeing with madder, the cochineal bath needs to be almost boiling (but of course not quite, so that the yarn won't get damaged). You can take the yarns way from the bath after one hour, cochineal doesn't benefit so much from cooling in the bath as many other natural dyes, but of course it doesn't hurt it.
7. Leave the dyed yarns to set in the air overnight or for several days, before washing them. I have found that this helps the dye to sit even tighter in the yarn and there will not be hardly any color coming away when you wash the yarns.
8. Wash the dyed yarns, and I alwys add a glug of vinegar to the last rinse. This doesn't change the color, but at least it will close the wool scales and hopefully even makes the dye faster (this advise is from Swedish dyebook by Erik Sundström).
9. Pieces of cochineal are easy to get off the dry yarn, unlike the powder.
10. There is still a lot of color left in the dyebath and you can dye the same amount of yarn as in the first bath. Put the premordanted yarns to the cool bath and heat and dye like before.

The original 8grams will dye 200grams of yarn, first one skein darker color and then another lighter color. I don't usually use the same bath for the third time, firstly you can see, when the bath is exhausted and often the third color is not so lightfast as the first ones.
When you use the premordanted yarn, most of the color goes to the yarn, but if you put the mordants to the cochineal bath, some of the color attaches only to the mordant and not to the yarn, and stays in the bottom of the bath. So by using the premordanted yarn, you can save mordants and dyestuffs and get a stronger color.
The function of the Cream of Tartar in the dyebath is that it acts as an assist and keeps the dyemolecules soluble longer and helps them attach to the yarn (Sandberg).
Also in Cardon (p.629) there is a piece about Golikov's studies where the addition of CoT (and/or gallnuts.. hmm.. tannins??, like in some 19th century recipes) prevents the formation of undesirable insoluble products from reactions between carminic acid and impurities in the water. Whatever the reason, adding CoT to the bath helps exhausting the bath in my experience, too:)