讲述香皂生产工艺.doc
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4、中国香皂交易网资深评论员王雪冬为您讲述香皂的配方和生产工艺! 香皂是高级脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类,它的化学通式可表示为:RCOOMR代表长碳链烷基,M代表某种金属离子。具有洗涤、去污、清洁等作用的皂类主要是脂肪酸钠盐、钾盐和铵盐其中最常用的是脂肪酸钠盐。1香皂水溶液的性质 香皂中的钠皂或钾皂是强碱弱酸盐,因此都会在水溶液中发生水解呈弱碱性。RCOONaRC00-+Na+RC00-十H20RCOOH+OH一 水解产生脂肪酸与未水解的皂形成不溶于水的酸性皂,使香皂水溶液呈现浑浊。RCOOH+RCOONa=RCOOHRCOONa 影响香皂水解的主要因素有:皂液浓度、脂肪酸的相对分子质量和温度。通
5、常皂液浓度越高,水解度越低;脂肪酸的碳链越长,水解度越高;温度越高,水解度越高。但是乙醇等强极性有机溶剂能抑制香皂的水解,加入乙醇,可得到透明的香皂水溶液。2脂肪酸盐结构与香皂性能的关系 香皂的主要成分是脂肪酸盐,属于阴离子表面活性剂,它同样具备离子型表面活性剂的物理化学性能。但是香皂中的脂肪酸盐组成不同,表现出的性能有很大的差异。 制造脂肪酸盐的主要原料是天然动植物油脂,油脂的主要化学组成是脂肪酸甘油酯。油脂的质量直接影响脂肪酸盐的质量,从而影响所生产香皂的质量。RCOOR RCOONa香皂油脂 脂肪酸盐 (1)脂肪酸碳链的饱和程度 油脂中脂肪酸碳链的饱和程度对香皂的质量有明显影响。饱和脂肪
6、酸含量高的油脂制造出来的香皂质量稳定,饱和度低的油脂因碳链中含有双键,在加工和存放过程中容易发生氧化、加成、聚合等反应,导致酸败和色泽加深,香皂的质量当然要下降。椰子油、棕榈仁油、牛油等油脂比较适合用于制造香皂。 油脂中脂肪酸碳链的饱和程度可以用碘值来表征。油脂分子中的双键能与碘发生加成反应。从加成反应中所消耗的碘量可以衡量油脂的不饱和程度。每l00g油脂所消耗碘的质量(g)为碘值(或碘价)。碘值愈高,不饱和程度愈高,制得的皂愈软。通常把碘值130者称为干性油;碘值在130100者为半干性油;碘值100是不干性油。植物油脂中亚麻仁油、桐油是干性油,分子中含有23个双键,易氧化生成大分子物质,在
7、香皂表面形成硬膜,不适用于制皂。椰子油、棕榈油、花生油、牛油、羊油、猪油都是不干性油,主要含有月桂酸、棕榈酸、硬脂酸等饱和脂肪酸,适用于制皂。半干性油在制皂时可适当搭配使用,一般用量在35,可调节香皂的感官和软硬度。 油脂凝固点也可以用来粗略判断脂肪酸的饱和程度。油脂饱和度愈高,凝固点愈高。油脂凝固点高低(即脂肪酸饱和程度高低)对香皂质量的影响很大。凝固点太高(即脂肪酸饱和度过高)的油脂生产的香皂易龟裂,泡沫少,去污力差;凝固点太低会影响香皂的硬度并且容易变质。根据实际生产经验,制香皂选用的油脂,其凝固点在3842之间为宜。 (2)脂肪酸碳链的长短 脂肪酸碳链的长短对香皂的物理化学性质有明显影
8、响。 在脂肪酸盐的同系物中,表面活性、润湿性能、乳化作用等与疏水基碳链的长度有密切关系。一般说来,在一定范围内碳氢链愈长者洗涤性能愈好。但碳链过长者在水中溶解度变差,洗涤性能反而下降,比如硬脂酸钠的洗涤力就比棕榈酸钠稍显逊色。为达到良好的洗涤作用,表面活性剂亲水基与亲油基应达到适当的平衡。作洗涤剂用的表面活性剂疏水基碳链的长度在1218个碳原子比较合适。 在选择制造脂肪酸盐(皂基)的油脂时,可以参考相对密度指标。相对密度能反映油脂的分子量及黏度,相对密度大则分子量大,黏度也高。通常液体油脂在20,固体油脂在50测定相对密度,相对密度在08870975之间为宜。 (3)脂肪酸盐的金属离子 脂肪酸
9、盐中与酸根配对的金属离子种类对皂基的溶解性能有重大影响,甚至决定了皂基的使用领域。脂肪酸钠盐、钾盐和铵盐制成的皂基在水中有相对较大的溶解度,软硬度适中,是日用皂的主要原料。脂肪酸钙、镁盐在水中溶解度很差而且非常坚硬,不适合清洁皮肤使用,只能作为工业润滑剂使用。 香皂在硬水体系中使用时,硬水中的钙、镁离子会与香皂反应生成不溶于水的钙皂和镁皂,降低香皂的去污能力。这是限制香皂使用和发展的主要原因。Ca2+2RCOONa(RCOO)2 Ca+2Na+M92+2RCOONa(RC00)2 M9+2Na+克服的办法是在香皂配方里添加钙、镁离子螯合剂(EDTA等),减少游离的钙、镁离子数量,防止以上反应发
10、生。(4)游离脂肪酸 香皂产品中含有适当数量的游离状态的长碳链饱和脂肪酸,可以中和皂基的碱性,减少皮肤刺激。但是如果存在较多游离状态的不饱和脂肪酸,可能会使香皂变质、出汗、发臭。 中和1g油脂中的游离脂肪酸所需KOH的质量(mg)称为酸值或酸价。根据酸值可以计算油脂中游离脂肪酸的含量,采取措施将其控制在合理的范围内。3香皂的质量要求 香皂是大面积接触人体的沐浴用品,对其质量的要求是严格的。 虽然香皂是与人民生活密切相关的日用品,国家很早就制定了统一的产品质量标准。但是香皂的品种很多,近年的产品还添加了各种功能成分,或者与其他表面活性剂复合使用,内容已经改变,所以很难再执行统一的产品质量标准。产
11、品质量一般由生产企业自己负责,由市场来评判。 质量优良的香皂至少应该达到以下的基本要求: 有好的洗净力,但不过分脱脂,使用后皮肤感觉不干燥不绷紧。 皂化反应彻底,产品中所含的游离碱很少,不会伤害皮肤。能产生细密而稳定的泡沫。外形轮廓分明,表面饱满圆润,贮存后不收缩、不开裂。软硬适度,在温水中不容易熔化解体。4香皂的成分及配方设计 简单地说,香皂是由皂基(脂肪酸钠盐,阴离子表面活性剂)、品质改良剂和外观改良剂组成的洗涤产品。配方设计中要考虑皂基的脂肪酸组成,产品的溶解度,泡沫及去污力,考虑产品的外观,并考虑原料供应的可能性和经济性。 (1)皂基(脂肪酸钠盐,阴离子表面活性剂) 无论从作用和份量来
12、说,皂基(脂肪酸钠盐,阴离子表面活性剂)都是香皂的主要成分。有关皂基(脂肪酸钠盐)结构与香皂性能的关系在852已经详细讨论,可作配方设计的依据,在此不重复。皂基的生产工艺不是本书的主要内容,可以参考其他专著。 在选择使用皂基的时候,要关注生产皂基所使用的油脂的情况。从以上的论述可以看出,为了使制得的香皂达到质量标准,即具有一定的硬度,良好的外观、色泽,适当的溶解度,丰富的泡沫及较强的去污力。在制皂时往往需采用多种油脂混合使用,并考虑原料供应的可能性和经济性。色泽要求较高的白色香皂的油脂配方,基本上都是80牛羊油和20椰子油组成,与洗衣皂油脂配方有明显差别(常用凝固点为56左右的硬化油,用量约为
13、2834,棕榈油或牛羊油用量约为7580)。实际混合油脂的凝固点在385395。脂肪酸碳链以饱和的月桂基、棕榈基和硬脂基为主,含有少量不饱和脂肪酸。 松香作为一种油脂原料,主要成分是松香酸。与其他油脂配合可以增大肥皂的溶解度,提高去污力,降低成本。但是由于色泽较差,抗氧性差,易变色,起泡及去污力欠佳,在香皂中一般不加松香。 (2)品质改良剂 皂基(脂肪酸钠盐)的发泡力比较低,使用后容易形成不溶解的皂垢漂浮在水面,遇到硬水洗涤效果大打折扣。近年的香皂配方已经留意这些缺点,特意加人品质改良剂来克服。 其他表面活性剂加入少量阴离子表面活性剂K。(脂肪醇硫酸钠)能够增加发泡力,加入少量非离子表面活性剂
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