Способы получения твердого мыла

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

Способы получения твердого мыла

Известно несколько способов получения мыл.

Нейтрализация кислот углекислым натрием (кальцинированной содой)
Нейтрализация кислот гидроксидом натрия (каустической содой)

Жидкие калиевые мыла и твердые натриевые мыла получают растворением высших алифатических кислот в водных растворах едких щелочей:

Омыление триглицеридов гидроксидом натрия

Получение мыла основано на реакции омыления — кипячением животного сала либо растительного масла с гидроксидом натрия или калия (гидролиз сложных эфиров жирных кислот (т.е. жиров) в присутствии щелочей), в результате которого образуется трехатомный спирт глицерин и соли высших карбоновых кислот (мыло):

Прямой способ. В специальных емкостях (варочных котлах) нагретые жиры омыляют едкой щёлочью (обычно гидроксидом натрия). Для гидролиза жира в щелочной среде берется немного топленого свиного сала, около 10 мл этилового спирта и 10 мл раствора щелочи.

В результате реакции в варочных котлах образуется однородная вязкая жидкость, густеющая при охлаждении — мыльный клей, состоящий из мыла и глицерина. Содержание жирных кислот в мыле, полученном непосредственно из мыльного клея обычно 40—60 %. Такой продукт имеет название «клеевого мыла».

Косвенный способ заключается в дальнейшей обработке мыльного клея.

Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи или раствором хлорида натрия. В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром.

Он содержит не менее 60 % жирных кислот; нижний слой — подмыльный щёлок, раствор электролита с большим содержанием глицерина. (также содержит загрязняющие компоненты, содержавшиеся в исходном сырье).

Полученное мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора – отсолкой или высаливанием.

Производство хозяйственного мыла заканчивают на стадии высаливания, при этом происходит очистка мыла от белковых, красящих и механических примесей. Производство туалетного мыла проходит все стадии механической обработки. Наиболее важной из них является шлифовка, т.е. переведение ядрового мыла в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. При этом мыло получается особо чистым и светлым.

Для улучшения некоторых характеристик хозяйственного мыла, а также для удешевления в него вводят наполнители: некоторые натриевые соли, которые при растворении в воде приводят к подщелачиванию; клеи и крахмал – способствуют пенообразованию мыльного раствора и стойкости пены, однако моющей способностью не обладают.

Особое место среди наполнителей занимает сапонин, получаемый выщелачиванием некоторых растений и прежде всего мыльного корня. Он хорошо растворяется в воде и его растворы сильно пенятся. Сапонин применяют для дорогих сортов мыла.

При использовании в качестве щёлочи каустической соды получают твердое натриевое мыло. Мягкое или даже жидкое калиевое мыло образуется, когда применяется каустический поташ.

Главное условие красящих веществ, употребляемых для подкраски туалетного мыла, — это хорошее смешивание их с мылом и отсутствие вредного влияния на кожу.

Красный цвет для прозрачного мыла получают при помощи фуксина и эозина, для непрозрачного мыла используют киноварь и сурик. Желтый цвет мылу придает экстракт куркумы и пикриновая кислота. Для получения мыла зеленого цвета применяют зеленый анилин или хромовую зеленую краску. Коричневый цвет мыла образуется из светлой или темной коричневой анилиновой краски или жженого сахара.

В промышленности вместо щелочи применяют соду, а так как жиры являются одной из главных составляющих пищи человека, то за основу берут не животные жиры, а углеводороды, входящие в состав парафинов (нефти).

Мыла полученные из синтетических кислот аналогичны по своей химической природе обычным мылам.

Источник