第一節(jié) 肥皂的性質及去污原理二

第一節(jié)肥皂的性質及去污原理二第三章肥皂 肥皂(soap)通常指高級脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類，它的化學通式可表示為：RCOOM，R代表長碳鏈烷基，M代表某種金屬離子。具有洗滌、去污、清潔等作用的皂類主要是脂肪酸鈉鹽、鉀鹽和銨鹽，其中最常用的是脂肪酸鈉鹽；此外還有脂肪酸的堿土金屬鹽（鈣、鎂）及重金屬鹽（鐵、錳）等金屬皂，這些金屬皂均不溶于水，不具備洗滌能力，主要作為農(nóng)藥乳化劑、金屬潤滑劑等。 近幾十年來雖然洗衣粉、合成洗滌劑的產(chǎn)量不斷增加，但是由于肥皂耐用、洗滌衣物干凈等特點，仍是國內洗滌市場的主要用品之一。化妝品中的香皂，由于使用方便，去污效果好，價格便宜，刺激性低，花樣品種多等特點，在國內外仍然是重要的皮膚清潔用品。第一節(jié)肥皂的性質及去污原理一、肥皂的性質

(1)

多晶性

(2)

吸濕性：肥皂在潮濕的環(huán)境中有吸收水分的能力。肥皂的吸濕作用是由親水基的大量存在引起的，碳鏈越短的肥皂，親水性強，吸濕性也越強；如果碳鏈長度一樣，具有雙鍵的肥皂分子吸濕性要強一些。（3）水解性肥皂溶于水后，部分肥皂水解，其過程如下：

RCOONaRCOO-＋Na+ RCOO-＋H2ORCOOH＋OH-

（4）去垢性二、肥皂的去污原理肥皂是長鏈脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽，是由天然油脂在堿性條件下水解得到的。肥皂的去污原理是因為長鏈脂肪酸鈉鹽（或鉀鹽）結構上一頭是羧酸離子，具有極性，是親水的，另一頭是鏈狀的烴基，是非極性的，是憎水的。

第二節(jié)皂基的制備方法皂基的制備方法有很多,有中性油脂造化法和脂肪酸中和法,中性油脂皂化包括沸煮法和連續(xù)煮皂法.一、中性油脂皂化皂基制備的基本原理皂化法是將油脂與堿直接進行皂化反應而制取皂基，可用以下化學反應式表示：CH2OOCR1 │ CH2OOCR2+3NaOH │ CH2OOCR3 一、中性油脂皂化1、沸煮法(國內肥皂廠基本上都用此法煮皂)(1)皂化皂化也稱堿化,是油脂與堿液起反應生成肥皂及甘油的過程,皂化操作完成時肥皂呈微堿性。當皂化率達到95%左右時，即停止皂化操作。雖然皂化率越高，對在以后的工序中洗出甘油越有利，但皂化率過高后，會有較多的過量堿存在，易造成鹽析后堿到廢液中去而造成損失。皂化時加入一定量的肥皂，能加快皂化速率（2）鹽析在油脂皂化完成以后，尚需回收甘油，用干飽和鹽水來使肥皂和甘油分離，這個過程叫做鹽析。在一定濃度的鹽溶液中肥皂不能溶解，而甘油可以溶解，根據(jù)這個特性使兩者分離。通過鹽析可去除一部分色素及雜質，鹽析經(jīng)靜置以后，浮在鹽水上面的肥皂一般稱為皂粒，下層的鹽水，俗稱廢液，其中除含有甘油及鹽外，還含有少量的堿.雜質.水溶性色素及肥皂等。（3）洗滌洗滌是為了進一步洗出肥皂中的甘油，也可去除一部分色素及雜質。當經(jīng)皂化鹽析后的皂粒的皂化率不足時，尚可加堿補充皂化。（4）堿析堿析是使經(jīng)皂化后尚未完全皂化的油脂，在堿過量的情況下，保證皂化完全，同時進一步洗出肥皂中的甘油，并可去除一部分色素及雜質。堿析去除色素及雜質的效果比鹽析為優(yōu)。（5）整理2.連續(xù)煮皂法由于用沸煮煮皂周期長,蒸汽耗用量大以及勞動強度高,所以發(fā)明了連續(xù)煮皂法，在工業(yè)上正式應用的有蒙薩馮法、麥促尼法、夏普爾法以及阿爾法-拉伐耳法等。現(xiàn)以世界上用得較多的阿爾法-拉伐爾連續(xù)皂化法阿爾法-拉伐爾“離心純化”連續(xù)煮皂法是封閉、全自動的。全過程分為由皂化、洗滌及整理三個階段。它的工藝流程如圖3-2所示。1．皂化階段 油脂及28％NaOH溶液分別經(jīng)過過濾器和加熱器加熱到預定溫度后，進入穩(wěn)壓槽，再由定量泵及輸入皂化塔，皂化塔出口裝有恒壓閥，以保持塔中壓力恒定。操作時使塔中皂化液體的排出量與循環(huán)量之比為1∶4，對新加入的物料而言，皂化反應始終從皂化率80％開始。由于皂化塔中始終有大量肥皂存在，油脂和堿液一進入皂化塔，即能均勻地分散，大大加快皂化反應的速度。堿液由塔底部進入，油脂由塔中部進入，通過混合泵P12的作用，使油脂與堿很快地反應，在2min之內皂化率可達99.8％，當反應混和物離開塔頂時，皂化率可達99.5％，而游離堿僅0.2％左右。2．洗滌階段在洗滌階段中用鹽水洗去肥皂中的甘油。一般進行2～4次洗滌，圖3-2中表示的是二次洗滌工藝。洗滌采用逆流方式，也就是鹽水首先與第一次洗滌后的肥皂相混和。一定量的鹽水經(jīng)過濾后進入恒位槽CL21和混合器MP1，在混合器中與水混合，將鹽水調到適當濃度。然后由定量泵PP21打入第二級洗滌混合器M22中與經(jīng)第一次洗滌后的肥皂相混合，由整理段送來的皂腳及由離心機S21送來皂粒也同時進入，在混合器中混合均勻后進入離心機S22進行分離。分離后的肥皂送入整理段，洗滌液則逆流到第一級洗滌混合器M21中洗滌皂化液。經(jīng)混合器M21洗滌后的產(chǎn)物送入離心機S21，分出廢液和肥皂，廢液用于回收甘油，肥皂則進入第二混合器。在洗滌過程中，要求鹽水與肥皂混合后形成皂基相與廢液相，防止出現(xiàn)皂粒相，因皂粒會包含更多的廢液，使洗滌效果降低。因此在洗滌過程中鹽水濃度的控制是十分重要的。3．整理階段二脂肪酸中和法

脂肪酸作為原料，用堿中和而成肥皂。這種煮皂方法先把油脂水解成脂肪和甘油。第三節(jié)常用皂類的生產(chǎn)工藝

（－）洗衣皂的組分 洗衣皂(Householdsoap)的主要成分是脂肪酸鈉，根據(jù)洗衣皂的國家標準（GB8ll－87），洗衣皂歸納為A型和B型兩種。A型干皂脂肪酸含量大于43％；B型干皂脂肪酸含量大于54％，高級洗衣皂中脂肪酸含量也可達到70％以上。除脂肪酸鹽外，為了改進肥皂的性能，提高去污能力，調整肥皂中脂肪酸的含量，降低肥皂的成本，使織物留香，在肥皂配制時還需要加入一定的填料和香精等組分。（2）洗衣皂生產(chǎn)工藝洗衣皂及肥皂，我國目前生產(chǎn)的洗衣皂，由于脂肪酸含量不同，以及外觀有不透明的和透明的等區(qū)別，其生產(chǎn)途徑可分為下列三種：填充洗衣皂，以泡花堿作填充，脂肪酸含量低于皂基；純皂基洗衣皂，不加填充，純皂基所制；高脂肪酸洗衣皂，皂基經(jīng)過干燥，脂肪酸含量高于皂基。洗衣皂按其加工設備不同，主要可分為以下幾種。

（1）冷框皂（俗稱冷桶皂）（2）冷板車皂（3）香皂工藝的研壓皂

（4）真空干燥冷卻皂下面對目前國內比較普遍采用的冷板車生產(chǎn)工藝及真空冷卻生產(chǎn)工藝進行比較詳細的介紹。1冷板車生產(chǎn)工藝冷板車生產(chǎn)工藝用于生產(chǎn)填充洗衣皂及不加填充的純皂基洗衣皂。冷板車生產(chǎn)工藝的流程如圖3-5所示。

填料、香精

↓ 皂基→調和→冷凝→切塊→烘涼→打印→裝箱→成品

（1）調和目前廣泛采用泡花堿為洗衣皂的填充料。（2）冷凝

肥皂的冷凝是在冷板車中進行的。（3）切塊、烘涼和打印。（4）裝箱打好印的肥皂，隨即裝入箱中。2.真空冷卻生產(chǎn)工藝真空冷卻工藝生產(chǎn)洗衣皂是目前一些規(guī)模較大的肥皂工廠廣為采用的方法,使洗衣皂生產(chǎn)實現(xiàn)連續(xù)化。（1）配料

在真空冷卻生產(chǎn)工藝流程中有兩只調缸，一只用于配料，另一只用于中間貯存。在配料調缸中皂用酸等脂肪酸與液堿先行皂化，再依次加入皂基、反工皂、泡花堿及鈦白粉等，鈦白粉先用水調成均勻的懸浮液后加入。為了縮短配料的時間，在皂化皂用酸的同時，加入皂基及卸入返工皂，這樣皂基量就按皂用酸、皂基及返工皂三者的總量計。問題（每次配料完畢，化驗一次脂肪酸及游離堿含量）（2）真空冷卻在真空冷卻室中維持一定的真空度，肥皂進入真空冷卻室后進行絕熱蒸發(fā)，由于肥皂帶入的熱量可以蒸發(fā)其自身水分，用其冷卻至真空度時相應的水的沸點。（3）切塊、烘涼、打印及裝箱二、香皂（一）香皂應具備的性質香皂(Toiletsoap)是常用的人體清潔用品，對其質量的要求高于洗衣皂，一般應具備以下的基本性能：（1）含游離堿少，不刺激皮膚。（2）外形輪廓分明，貯存后不收縮、不開裂。（3）在水中溶解能力適度，在溫水中不溶化崩解。（4）能產(chǎn)生細密而穩(wěn)定的泡沫。（5）洗凈力適當，使用后皮膚感覺良好，洗后留幽香。（二）香皂生產(chǎn)工藝香皂的生產(chǎn)都采用研壓工藝，其工藝流程如圖3-7所示。

填料、香精、著色劑、

抗氧劑 皂基→干燥→拌料→研磨→真空壓條→打印→冷卻→包裝→成品1.干燥由皂鍋或連續(xù)煮皂設備所生產(chǎn)的皂基,其脂肪酸含量為62%-63%,相應的水分含量大約為30%-32%,因此欲制造脂肪酸含量為80%的香皂,首先.必須將皂基進行干燥。目前國內有熱空氣干燥、真空干燥、常壓干燥三種方法。（1）熱空氣干燥這種干燥設備也稱簾式烘房，但由于其產(chǎn)量低、熱耗量大以及干燥后的皂片干濕不均，因此今后將逐漸被淘汰。（2）真空干燥香皂皂片目前一些規(guī)模較大的工業(yè)肥皂廠都已采用，其工藝原理與真空冷卻生產(chǎn)洗衣皂一樣。

（3）常壓干燥常壓干燥的設備比真空干燥簡單，投資省、建造快；操作簡便，無需控制真空，調換品種方便；消除了令人討厭的皂粉問題，杜絕了浪費，改善了操作條件，無需因設備被皂粉阻塞而停產(chǎn)進行清潔；占地面積?。凰?、電、蒸汽的耗量少等。有很多優(yōu)越性，因此很有發(fā)展前途。2.攪拌根據(jù)不同香皂的要求，在香皂中需加入的添加物有以下幾種。（1）抗氧劑肥皂由于它的脂肪酸部分會自動氧化，置久后酸敗、變色，因此需加入一定量的抗氧化劑（2）香精（3）著色（4）殺菌劑（5）多脂劑（6）鈦白粉3.研磨攪拌機中出來的加有各種添加物的香皂，需進一步通過研磨，以使混合均勻，同時也可以以改變香皂的品相，有利于β相的生產(chǎn)，而增加成皂的泡沫等。4.真空壓條5.打印、冷卻和包裝三、透明皂1.透明皂（Transparentsoap）呈透明狀，具有晶瑩剔透的外觀。據(jù)McBain的研究，透明皂的結晶非常微細，其微細程度小于可見光的波長，因此光線能透過。2.透明皂生產(chǎn)工藝①透明皂按其制法不同，可分為兩大類。一類是加酒精、糖及甘油等添加物的稱“加入物法”透明皂；另一類是不加酒精、糖及甘油等添加物，全靠研磨、壓條達到透明的，稱“研壓法”透明皂。②“加入法”制的透明皂與“研壓法”制的透明皂相比，不但價格高，而且不耐用，更消耗大量的酒精、糖及甘油，因此很少生產(chǎn)；“研壓法”所制的肥皂價格相對較低，且質量好，深受消費者的歡迎。（1）“加入物法”透明皂這種透明皂度采用熱法制造，因此需用純凈的油脂作為原料，以保證成皂的色澤及透明度。常用的油脂如牛羊油、脫色的棕櫚油、椰子油、棕櫚仁油、蓖麻油及松香等。在所用的原料中應無鈣，如早制造過程中能使用軟水，則更為適合。（2）“研壓法”透明皂國內生產(chǎn)的透明洗衣皂，絕大多數(shù)都用“研壓法”加工制造的。不需加酒精、糖及甘油等，采用香皂的加工工藝，但成皂的脂肪酸含量都在72%左右。四、藥皂在歷史上肥皂很早就應用于醫(yī)藥方面，不僅作為一種洗滌劑，而且作為一種消毒殺菌劑。目前一般所指的藥皂都是加有特殊殺菌劑。用于肥皂中的殺菌劑的種類很多，最常用的是酚類化合物，。其中又以苯酚及甲酚的使用更為普遍，用量為2%左右。第四節(jié)肥皂的質量問題分析肥皂在我國是一種傳統(tǒng)的洗滌用品，除了應該具有一定的硬度、耐用度和去污能力以外，外觀質量也十分重要。比如冒白霜、有軟白點、開裂、糊爛、酸敗等均給消費者一種質量低劣的印象。以下對這幾種質量問題進行討論。一、控制肥皂冒霜（肥皂冒霜是一個維持平衡的過程）應控制以下條件：1.控制無機電解質含量2.控制低級脂肪酸的含量二、控制肥皂上形成“軟白點”真空出生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)的冷板成型生產(chǎn)工藝有著本質的區(qū)別，肥皂皂基進入真空室后，經(jīng)過閃蒸制冷，達到水分的揮發(fā)，一方面達到干燥的目的，另一方面由于水分揮發(fā)過程中熱量的夾帶，又達到了冷卻的目的。爾后，經(jīng)過螺旋壓條機研磨擠壓成型。由于這一過程以及設備的復雜性，因此存在許多使皂體產(chǎn)生“軟白點”的因素。1.油脂配方的原因松香與月桂酸類油脂的量不足是造成軟白點的直接原因。

2.工藝原因3.設備方面原因三、控制肥皂開裂和粗糙在配方中泡花堿濃度過高，皂基內電解質含量太多，或是松香、椰子油或液體油太少，粒狀油多，容納電解質能力較差，都易造成開裂。四、控制肥皂“冒汗”“冒汗”是指肥皂冒水或冒油。肥皂中水分含量越小，越容易出現(xiàn)冒汗，這是由于空氣中水分與肥皂中水分不平衡引起