Что такое мыла способы их получения

Мыла представляют собой соли высших жирных, смоляных и нафтеновых кислот; главным образом это соли натрия, реже калия, а также щелочноземельных и других металлов. Наилучшим моющим действием обладают натриевые и калиевые соли жирных кислот С₁₂–С₁₈. Соли ЖК, содержащих менее 10 и более 20 углеродных атомов, моющим действием не обладают. Соли щелочно земельных и тяжелых металлов в связи с плохой растворимостью моющее действие не проявляют.

В зависимости от назначения мыла делят на хозяйственные и туалетные.

В зависимости от концентрации ЖК и рецептуры хозяйственное мыло подразделяют на группы: I (72 %), II (70 %), III (65 %). Жидкое хозяйственное мыло для бытовых и технических целей изготовляют с содержанием жирных кислот от 40 до 60 %.

Туалетные мыла содержат 73–80 % ЖК.

Способы получения мыла

Известно несколько способов получения мыл.

1. Нейтрализация кислот углекислым натрием (кальцинированной содой):

2. Нейтрализация кислот гидроксидом натрия (каустической содой):

RCOOH + NaOH = RCOONa + H₂O

3. Омыление триглицеридов гидроксидом натрия:

При производстве жидких мыл используют углекислый калий (поташ) или гидроксид калия.

Физико-химические свойства мыла

Плотность безводного мыла близка к 1000 кг/м 3 . Температура плавления чистых безводных мыл находится в пределах 225–270 °С. С повышением содержания влаги в мыле температура плавления мыла понижается (у 60% хозяйственного мыла — ниже 100 °С).

Сырьем для производства мыла служат синтетические ЖК, нафтеновые кислоты, животные жиры, растительные масла, канифоль.

Растительные масла применяют в мыловарении в на туральном (кокосовое и пальмоядровое масла) и гидрированном виде. Жидкие растительные масла (подсолнечное и соевое) вводят в рецептуру хозяйственных мыл в небольшом количестве для снижения титра (температуры застывания). Их используют для варки всех видов жидких хозяйственных и туалетных мыл. Более ценным из жидких растительных масел считается хлопковое масло, в состав которого входит до 30 % насыщенных кислот, в основном пальмитиновой.

Для получения хозяйственных мыл применяют саломас с титром 46–60 °С, туалетного мыла — с титром 39–43 °С. Гидрированные жиры используют преимущественно в виде ЖК (сырых или дистиллированных).

Канифоль вводят в рецептуру хозяйственных мыл в количестве 10–15 % с целью повышения растворимости и пластичности мыла. При введении больших количеств канифоли мыло становится липким, а его моющее действие снижается. Из-за высокой температуры плавления канифоль применяют в производстве мыла в виде сплава с жирами или ЖК.

Все жиры, поступающие на варку мыла, должны быть свободны от воды и механических примесей.

Приготовление основы хозяйственного и туалетного мыла

Составление жировых рецептур. Основные физико-химические показатели, характеризующие свойства жирных кислот как сырья для производства мыла, следующие [80]: титр, число нейтрализации, иодное число, средняя молекулярная масса. На практике при составлении жировых рецептур руководствуются титром жировой смеси, который рассчитывается по следующей формуле:

где Т₁, Т₂, … Т_n — титры компонентов жировой смеси, °С; С₁, С₂, С_n — содержание компонентов в жировой смеси, %. Расчетный титр должен соответствовать требованиям стандарта по этому показателю на соответствующий вид мыла. Жировой набор для хозяйственного мыла должен иметь титр для I группы 36–42 °С, для II и III групп — 35–42 °С. Примерные рецептуры жирового состава для производства твердого хозяйственного мыла приведены в табл. 15.5.45.

Таблица 15.5.45

Жирнокислотный состав (%) рецептур твердого хозяйственного мыла [85]

Сырье	I группа (72%)	II группа (70%)	III группа (65%)
ЖК технического саломаса	20–26 (среднее 23)	12–22 (среднее 17)	12–22 (среднее 17)
ЖК технического животного жира недистиллированные 1 сорта и дистиллированные	26–28 (среднее 27)	17–27 (среднее 22)	12–22 (среднее 17)
ЖК пальмового стеарина	10–20 (среднее 15)	18–22 (среднее 20)	17–21 (среднее 19)
ЖК синтетические, фракции С₁₀–С₁₆	10–14 (среднее 12)	6–12 (среднее 9)	7–11 (среднее 9)
ЖК синтетические, фракции С₁₇–С₂₀	2–6 (среднее 4)	4–12 (среднее 8)	10–12 (среднее 11)
Соапстоки светлых растительных масел, саломасов и животных жиров, ЖК соапстоков светлых масел и жиров	12–14 (среднее 13)	10–18 (среднее 14)	14–22 (среднее 18)
ЖК хлопкового масла и других темноокрашенных масел и жиров	2–10 (среднее 6)	9–11 (среднее 10)	4–14 (среднее 9)

В отличие от хозяйственного мыла рецептура туалетного мыла включает большее количество животных жиров и жирных кислот (табл. 15.5.46).

Таблица 15.5.46

Жирнокислотный состав (%) рецептур туалетных мыл

Сырье	Туалетное мыло
Сырье	«Экстра»	I группа	II группа	III группа
Саломас технический для туалетного мыла или ЖК технического саломаса	—	17–23 (среднее 20)	20–30 (среднее 25)	20–30 (среднее 25)
Жиры животные топленые пищевые или ЖК пищевого животного жира	65–75 (среднее 70)	43–37 (среднее 40)	5–15 (среднее 10)	39–49 (среднее 44)
Пальмовый стеарин или ЖК пальмового стеарина	8–12 (среднее 10)	—	13–19 (среднее 16)	7–15 (среднее 11)
Жиры животные технические 1 сорта или ЖК технического животного жира дистиллированные 1 сорта	—	18–22 (среднее 20)	24–34 (среднее 29)	16–24 (среднее 20)
Масло кокосовое	17–23 (среднее 20)	18–22 (среднее 20)	18–22 (среднее 20)

Основные стадии варки мыла

Обычно процесс получения мыла осуществляют в две стадии. На первой стадии проводят карбонатное омыление, позволяющее нейтрализовать около 70 % свободных ЖК, а на второй стадии для нейтрализации оставшихся кислот и омыления жиров используют гидроксид натрия (каустическое доомыление).

Расход содопродуктов на омыление жиров рассчитывают следующим образом. Теоретическое количество щелочи, необходимое для омыления 1 т жировой смеси, составляет

где ч. о. — число омыления жировой смеси; 0,714 — коэффициент пересчета KОН на NaOH.

При выработке мыла из ЖК определяют:

– расход карбоната натрия на нейтрализацию ЖК, содержащихся в 1 т жировой смеси, кг:

– расход гидроксида натрия на каустическое доомыление жирных кислот и жира, кг:

где K — глубина карбонатного омыления, %; 1,32 — коэффициент пересчета NaOH на Na₂CO₃.

При определении расхода содопродуктов на омыление жировой смеси учитывают остаточное содержание свободных щелочей в готовом мыле согласно стандарту.

Способы варки мыла. Варку мыла (обработку сырья содопродуктами) проводят при кипячении с перемешиванием.

Процесс осуществляют двумя способами: прямым и косвенным.

Прямой способ заключается в том, что путем нейтрализации жировой смеси растворами содопродуктов получают мыльный клей с содержанием ЖК в массе 67–70 %, который подвергают охлаждению, сушке и механической обработке с получением товарного продукта. Прямой способ использует в качестве сырья хорошо очищенную жировую смесь и применяется при варке хозяйственного мыла.

Косвенный способ заключается в получении прямым способом мыльного клея, который обрабатывают растворами электролитов (высаливание), в результате чего происходит разделение мыльной массы на две (ядро—подмыльный щелок или ядро—подмыльный клей) или три (ядро—подмыльный клей—подмыльный щелок) фазы. Полученное в результате высаливания мыльное ядро с содержанием 60–63 % ЖК в виде солей подвергают такой же обработке, как и мыло, сваренное прямым способом. В качестве электролитов используют NaCl, NaOH. Косвенный способ применяют при варке неочищенного жирового сырья; при варке мыла из жиров с целью выделения из подмыльных щелоков глицерина; при выработке туалетных мыл из ЖК и жиров. Варка мыла косвенным способом позволяет за счет высаливания очищать ядро, переводя примеси в щелок. В случае недостаточной очистки, а также при получении туалетного мыла ядро переводят в мыльный клей, добавляя небольшие количества воды, и подвергают повторному высаливанию. Эту операцию повторяют до получения ядра необходимой степени чистоты. Для достижения более высокой степени чистоты применяют частичное высаливание (шлифование), при котором к мыльному клею добавляют небольшие количества электролитов.

Расход ЖК на одну тонну мыла составляет, кг: хозяйственное мыло — 652–722, туалетное мыло — 756–806.

Жидкое (мазеобразное) мыло для хозяйственных и технических целей готовят с содержанием ЖК 40 и 60 %. В качестве сырья используют ЖК растительных масел, облагороженные соапстоки, канифоль, талловое масло и др. В качестве основания преимущественно применяют соединения калия (KOH, K₂CO₃). В зависимости от степени чистоты сырья варку мыла осуществляют прямым или косвенным способом.

Источник

Что такое мыла и как их получают? Какова химическая формула мыла?

Содержание:

Мыло – это вещество, которое используется в качестве косметического средства или средства бытовой химии. Это жидкий или твердый продукт, который содержит поверхностно-активные вещества (ПАВ). Эти вещества снижают поверхностное натяжение и увеличивают смачивающую способность воды.

История открытия мыла

Впервые о мыле в Древнем Риме в 77 г. н.э. говорил Плиний Старший. В Русь из Византийской империи пришло не только православие, но и мыло. Особенно поддерживал мыловарение Петр I.

Формула мыла в химии была определена Мишелем Эжен Шеврёль в XIX веке. Ученый установил, что мыло — это смесь натриевых солей жирных кислот. В нашей столице первое производство мыла было открыто во второй половине XIX века. Мыло стоило одну копейку, поэтому его могли покупать даже бедные люди.

Химическая формула мыла

Например, формула твердого мыла C₁₇H₃₅COONa, а жидкого – C₁₇H₃₅COOК. В состав мыла также входят красящие вещества и ароматизаторы.

Особенные свойства мыла

Мыло формирует пену благодаря образованию мицелл и высокой поверхностной активности. Остаток кислоты – гидрофобная часть очищающего средства, карбоксильный ион – гидрофильная.

Грязь растворяется в несколько этапов:

Гидрофобная часть мыла связывается с гидрофобной частью грязи, которая обволакивается слоем гидрофильных групп.
Гидрофильная часть мыла реагирует с водой.
Ионы мыла притягивают грязь, которая с потоком воды удаляется с поверхности.

Классификация мыла

I. По особенностям реагирования с водой:

растворимые щелочные – калиевые, натриевые и аммониевые соли высших карбоновых кислот;
нерастворимые металлические – соли других металлов.

II. По агрегатному состоянию:

жидкие – соли калия, аммония;
твердые – соли натрия, лития и других металлов.

III. По сферам применения:

хозяйственные (применяются для стирки вещей);
медицинские (содержат дезинфицирующие средства);
туалетные (используются для мытья тела) и др.

Способы получения мыла

Процесс изготовления мыла

Очищающее средство в промышленных условиях синтезируют в результате двух стадий.

Химическая стадия. Она включает в себя карбонатное омыление, где нейтрализуется около 70 % кислот. Остальная часть кислот нейтрализуются гидроксидом натрия.
Механическая стадия. Охлаждение, сушение, шлифование, отделка и упаковка готового материала.

Мыло можно сварить двумя способами.

Прямой способ. В данном случае применяется только хорошо очищенная жировая смесь. В результате образуется мыльный клей, на 67-70% состоящий из жирных кислот. Прямой способ актуален в производстве хозяйственного мыла.
Косвенный способ. Мыльный клей высаливают, т.е. обрабатывают электролитами. Мыльную массу затем разделяют на несколько фаз: ядро, подмыльный клей, подмыльный щелок. Мыльное ядро примерно на 65 % состоит из высших карбоновых кислот. Потом ядро обрабатывают как очищающее средство, полученное прямым способом. Косвенный способ актуален для изготовления декоративные мыла.

Как ПАВ влияют на природу

Водоемы могут самоочищаться, что достигается разбавлением, оседанием частичек на дно и созданием отложений, разложением органики до аммиака и солей аммония при помощи микробов. Устранить негативные последствия действия ПАВ сложно, ведь ПАВ в водоемах присутствуют в виде гомологов и изомеров. Если концентрация ПАВ в смеси близка к критической, то вредные свойства всех веществ в смеси суммируются.

ПАВ можно классифицировать на две группы:

быстро разрушающиеся;
практически неразрушающиеся и накапливающиеся в опасных концентрациях.

ПАВ опасны для природы, т. к. они понижают поверхностное натяжение. Если в водоемах поверхностное натяжение изменяется, то концентрация кислорода в воде снижается. Это приводит к развитию биомассы водных растений и гибели водных животных. Но ПАВ могут быть не только вредными, но и безопасными. Некоторые ПАВ распадаются на углеводы.

В организм человека или животного ПАВ попадают с пищей, водой и через кожу. ПАВ могут вызывать аллергию, которые иногда сопровождаются осложнениями.

Источник