1、模块二 肥皂和香皂的生产技术任务一 认识原料【学习目标】知识目标：掌握生产肥皂所用的主要原料和辅助原料各有哪些，对主要原料油脂有哪些要求，如何进行预处理。能力目标：能利用图书馆对专业资料查找、通过网络进行资料查找、能基本具备资料的归纳整理能力。素质目标：有及时收集肥皂新产品信息，学习新技术的意识 【任务书】1预习肥皂生产原料的相关知识内容。分析下列配方中各组分的作用。表 2-1 普通用肥皂配方组分 组成/% 组分 组成/%椰子油 15.6 35%碳酸钠溶液 3.5猪油 10.4 氢氧化钠溶液 适量棉籽油 6.1 硅酸钠 10.4米糠油 9.5 增白剂 适量桕油 34.6 香精 适量食盐 适量
2、松香 10.4去离子水 适量表 2-2 普通用香皂配方组分 组成/% 组分 组成/%牛油 13.0 椰子油 17.4猪油 17.4 硬化猪油 20松香 2.6 花生油或菜籽油 16.630%氢氧化钠溶液 13 香料 少许颜料 少许2学生根据所学知识拟定一个配方，与其他同学进行交流，并写出配方中各种原料的作用。3学生写出完成本项任务后的感受。【必备知识】肥皂是人类最早也是最普遍使用的洗涤用品，它在洗涤剂舞台上称雄至少已有 2500 年，没有任何其他洗涤用品可与它相媲美，直到 20 世纪 60 年代人们开发了合成洗涤剂以后，肥皂才开始衰落，然而就目前我国而论，肥皂与合成洗涤剂仍各占一半江山，平分秋
3、色。所以可以绝不夸张地说，肥皂仍然是每个家庭中必不可少的洗涤用品。近几十年来虽然洗衣粉、合成洗涤剂的产量不断增加，但是由于肥皂耐用、洗涤衣物干净等特点，仍是国内洗涤市场的主要用品之一。化妆品中的香皂，由于使用方便，去污效果好，价格便宜，刺激性低，花样品种多等特点，在国内外仍然是重要的皮肤清洁用品。一、生产肥皂所用原料肥皂(soap) 通常指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：RCOOM，R 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；此外还有脂肪酸的碱土金属盐（钙、镁）及重金属盐（铁、锰）等
4、金属皂，这些金属皂均不溶于水，不具备洗涤能力，主要作为农药乳化剂、金属润滑剂等。生产肥皂是能用油脂、高级脂肪酸或类似油脂的原料与苛性碱制成皂基、加入填充剂、香精等辅助料制得。生产肥皂的油脂有：硬化油、牛油、骨油、猪油、棕榈油椰子油、棕榈仁油、菜子油、棉子油、米糠油、豆油、玉米芽油等；生产肥皂所用的辅助原料有松香，它是从松树分泌出来的一种树脂，含有 96%的树脂酸；还有皂用合成脂肪酸、苛性钠、纯碱、食盐、水玻璃等。 制作肥皂时，先把所需的油脂熔化，然后与液碱中和生成脂肪酸钠盐及甘油，用食盐或盐水使肥皂与甘油分开，洗除杂质及色素。再按配方要求加入松香皂及小玻璃等填充剂和辅料，调匀后压入冷板与冷凝的
5、皂块，再经过切块、烘干、打印、装箱即得成品。（一）肥皂水溶液的性质肥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。RCOONa RCOO Na+RCOO H2O RCOOH OH 水解产生脂肪酸与未水解的肥皂，形成不溶于水的酸性皂，使肥皂水溶液呈现浑浊。RCOOH RCOONa RCOOHRCOONa一般，影响肥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肥皂的水解，加入乙醇，可得到透明的肥皂水溶液。肥皂在硬水体系中，硬水中的钙、镁离子会与肥皂反应生
6、成不溶于水的钙皂和镁皂，降低肥皂的去污能力。这是限制肥皂使用和发展的主要原因。Ca2+ 2RCOONa （RCOO ） 2 Ca + 2 Na+ Mg2+ 2RCOONa （RCOO） 2 Mg + 2 Na+肥皂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。但是肥皂的组成不同，表现出的性能有所差异。（二）用于制皂的油脂1. 制皂对油脂的要求油脂是制造肥皂的主要原料，它的主要化学组成是脂肪酸甘油酯。油脂的质量直接影响所生产肥皂的质量，如油脂中脂肪酸碳链的长短及饱和程度对肥皂的影响在于：饱和脂肪酸含量高的油脂比较好；饱和度低的油脂因碳链中含有双键易发生氧化、聚合等反应，致使油脂
7、酸败和色泽加深，不适合制皂。一般可依据下列几项指标来选择制皂的油脂。1）相对密度(Density ratio)相对密度能反映油脂的分子量及粘度，相对密度大则分子量大，粘度也高。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 0.8870.975 之间为宜。2）凝固点(Solid point)油脂凝固点对肥皂质量的影响很大，凝固点太高的油脂生产的肥皂易龟裂，泡沫少，去污力差；凝固点太低会影响肥皂的硬度。油脂饱和度愈高，凝固点愈高，反之愈低。油脂饱和度相同时，分子量愈大者，凝固点愈高。制皂选用的油脂，其凝固点在 3842之间为宜。3）皂化值(Saponification numbe
8、r)油脂用 KOH 的乙醇溶液皂化，1g 油脂完全皂化时所消耗 KOH 的毫克数为油脂的皂化值。脂肪酸甘油酯的分子量愈高，皂化值愈低，也就表明制得的皂愈易溶于水，易起大泡。由皂化值可以计算油脂的平均分子量及皂化时所需 NaOH 溶液的质量。M=1000356.1/S=168300/S式中：M油脂的平均分子量；S油脂皂化值； 3皂化 lmol 油脂需 3molKOH； 56.1KOH 的分子量。 NaOH= 油脂 S40/(56.11000NaOH)式中： NaOH皂化时所需 NaOH 溶液的质量，Kg；W 油脂 皂化时油脂质量, Kg ；S油脂皂化值； NaOHNaOH 溶液的质量分数；56.
9、1 KOH 的分子量；40NaOH 的分子量。4）酸值(Acid number)工业油脂中往往含有游离的脂肪酸。中和 1g 油脂中的游离脂肪酸所需 KOH 的毫克数称为酸值或酸价。根据酸值可以计算油脂中游离脂肪酸的含量。酸值愈高，游离脂肪酸含量愈多，说明油脂不新鲜，质量差，会使制得的皂变质、出汗、发臭。由酸值可以计算游离脂肪酸含量。游离脂肪酸（ %）= V AM100/(100056.1)式中：V A油脂酸值； M油脂中脂肪酸的平均相对分子量；56.1KOH 的分子量。5）碘值(Iodine value)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
10、100g 油脂所消耗碘的克数为碘值（或碘价） 。碘值愈高，不饱和程度愈高，制得的皂愈软。根据碘值的大小，油脂分为干性油、半干性油和不干性油：干性油： 碘值130； 半干性油： 碘值 130100； 不干性油： 碘值100干性油不饱和程度高，易氧化生成大分子物质，在表面形成硬膜，如亚麻仁油、桐油是干性油，它们不适用于制皂。植物油脂中椰子油、棕榈油、花生油，动物油脂中牛油、羊油、猪油都是不干性油，适用于制皂。半干性油在制皂时可适当配用，如棉籽油、糠油、菜油等，但加入量不宜过多，一般棉籽油的用量不可超过 35。6）不皂化物(Unsaponifiable matter)不皂化物是指油脂中所含脂肪酸以外
11、的脂肪成分，如萜烯类（维生素 A 等） ，这些物质不会中和皂化，以杂质状态存在于肥皂中，通常不皂化物含量大于 1%不可直接制皂。从以上油脂性能指标可以看出，为了使制得的肥皂达到质量标准，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。表 2-1 和表 2-2 列出了制造香皂和洗衣皂所用油脂的配方数据。表 2-3 香皂用油脂配方（质量分数）油脂名称 配方一 配方二 配方三 配方四 配方五牛羊油（44） 0.75 牛羊油（43） 0.80 0.42牛羊油（42） 0.75硬化猪油 0.05 0.10 0
12、.30猪油 0.05 0.28 0.35花生油茶油 0.10椰子油棕榈仁油 0.20 0.20 0.20 0.20 0.25表 2-4 洗衣皂用油脂配方（质量分数）油脂名称 53%脂肪酸规格 42%脂肪酸规格配方一 配方二 配方三 配方四 配方五 配方六硬化油 0.10 0.32 0.34 0.38 0.33牛羊油 0.75猪油 0.20 0.05柏油 0.07棕榈油 0.60 0.15椰子油/棕榈仁油 0.10 0.15 0.02棉油酸 0.29 0.10 0.15棉清油 0.18糠油 0.22 0.20松香 0.15 0.15 0.15 0.25 0.30 0.30在洗衣皂配方中，为使肥皂
13、有一定的硬度，要加入一定数量的固体油脂。常用的固体油脂有脂肪酸凝固点为 56左右的硬化油，用量约为 2834，棕榈油或牛羊油作为固体油脂的用量约为 7580。高级洗衣皂还可用 1015的椰子油或棕榈仁油。松香也是洗衣皂常用的一种油脂原料，主要成分是松香酸。制皂时若单独使用，抗氧性差，易变色，起泡及去污力欠佳，但在洗衣皂中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，在香皂中一般不加松香。一般，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，实际混合油脂的凝固点在 38.539.5。2. 油脂的预处理随着使用者对肥皂质量要求的提高，生产上
14、对油脂的质量要求也相应严格，特别是制造香皂的油脂，其质量要求已超过食用油的水平。天然动植物油脂中，除了含脂肪酸甘油酯外，还含有不少在油脂中呈悬浮或沉淀状态的沙泥、料胚粉末等不溶性的固体杂质，以及在油脂中呈溶解或乳化状态的游离脂肪酸、磷脂、色素、蛋白质等杂质。为了达到制皂的要求，必须对油脂进行预处理。现代化油脂处理的方法包括脱胶、脱酸、脱色、脱臭四个处理工序，必要时还需进行加氢处理。1）脱胶脱胶是指去除油脂中磷酯、蛋白质以及其他胶质和粘液质。胶质的存在降低了油脂的使用价值和稳定性，且在精炼中影响其他工艺，导致肥皂产品质量下降。现代化的脱胶方法是用磷酸处理油脂，胶质被磷酸凝聚，同时油中重金属还能与
15、磷酸形成磷酸盐沉淀。工业生产时毛油先经过过滤除去泥沙、纤维素等不溶性杂质，在热交换器中加热到4050，送入混合器与磷酸混合后，再去反应器使胶质进行凝聚。含有凝聚物的油脂与热水混合，使凝聚物等胶体杂质吸水呈小胶粒存在，然后用离心机将油脂和凝聚物分离。油相送入真空干燥器进行脱水- 脱气处理，除去水分和空气后即为脱胶油脂。2）脱酸脱酸是指去除油脂中游离脂肪酸和色素的处理过程。如果是脂肪酸中和法制皂，油脂要水解成脂肪酸和甘油，所以水解前无需去除游离的脂肪酸。但以油脂皂化法制皂，必须在油脂漂白之前除去游离脂肪酸，否则将影响白土的脱色效果。游离脂肪酸可以用碱炼法除去，也可以在油脂脱臭的同时蒸馏除去。这里介
16、绍油脂碱炼脱酸的处理方法。该法的基本原理是：RCOOH NaOH RCOONa + H2O用淡碱液（约 15）处理油脂，油脂中游离脂肪酸被中和成肥皂，肥皂具有一定的吸附作用，可以将蛋白质、色素等其他杂质吸附下来。因此碱炼既可以脱酸，也可以脱色。碱炼中要严格控制碱液浓度和碱液量，才不会使油脂发生皂化。现代化的制皂厂一般都采用连续碱炼工艺，即油脂与理论计算量的 115150的碱液在混合器混合，反应温度为使油脂熔化呈液态的温度。中和产生的肥皂溶液吸附一定量的杂质经离心机分离，进入皂脚贮罐贮存。脱酸的油再进入另一混合器用热水洗涤，去除油中残存的碱液和肥皂。洗涤水经离心机分离进入污水处理罐回收利用，油则
17、进入真空干燥器脱除水分和气体，得到脱酸精油。该法油脂与碱液作用时间短，皂脚分离和洗涤水分离均用离心机。因此处理效率高、分离效果好、油脂损耗低。3）脱色天然动、植物油脂本身会夹带色素或储存不当时产生色素，虽经碱炼后脱除了一部分，但颜色仍达不到浅色皂，尤其是白色香皂的质量要求，因此尚须进行脱色处理。脱色的方法分为两类：化学法和物理吸附法。化学脱色法是用氧化、还原剂漂去油脂中的色素，仅用于处理生产洗衣皂的低质油脂；物理吸附法是用活性白土等吸附油脂中的色素，适用于处理制造香皂用的高质量油脂。活性白土的主要成分是 SiO2 和 Al2O3，及少量 CaO、MgO、Fe 2O3 等，并含有结晶水。白土的用
18、量是油脂的 35。制造高档香皂，特别是白色香皂用的油脂，脱色时还需在活性白土中加入 0.20.3的活性炭提高脱色效果。脱色的温度视油脂品种和脱色要求而定，一般在 105130之间。脱色操作时先将油脂加热到规定温度。将部分油脂与定量的活性白土混和成浆状物，在真空作用下将此浆状混和物和其余的油脂一同吸入漂白锅中混和，使油脂在高温下脱色数小时。然后将吸附后的白土与油脂混和物进行压滤，使二者分离，即得脱色油脂。过滤后的白土滤饼中尚含有 1822的油脂，将含油的白土在水中煮沸，使油浮出，这样可使废白土的含油量降至 3.55。回收这部分油脂，油脂色泽较深，可用于制造对色泽要求不高的工业皂。4）脱臭天然的动
19、植物油脂往往具有特殊气味，如牛羊油的膻气等。这些气味将影响皂类，特别是香皂的气味，为此对制造香皂的油脂原料必须进行脱臭处理。油脂中有气味的物质挥发性均较油脂大，常采用高温、高真空下，通入过热蒸汽进行蒸馏的方法，除去油脂中有气味的物质。温度越高，脱臭需要时间越短。高真空的作用除了降低气味物质的沸点外，更重要的是保护油脂在高温条件不被空气氧化。现代化的脱臭装置真空度仅为 400600Pa，脱臭塔由不锈钢制成，属于常规的精馏塔。如果油脂的质量较好（游离脂肪酸小于 5） ，可以不用碱炼法脱酸，改用真空蒸馏的方法除去脂肪酸。此时将脱酸和脱臭合并在同一套装置中完成，可以大大简化流程，提高经济效益。（三）用
20、于制肥皂的其它组分洗衣皂(Household soap) 的主要成分是脂肪酸钠，根据洗衣皂的国家标准（GB 8ll87） ，洗衣皂归纳为 A 型和 B 型两种。A 型干皂脂肪酸含量大于 43；B 型干皂脂肪酸含量大于54，高级洗衣皂中脂肪酸含量也可达到 70以上。除脂肪酸盐外，为了改进肥皂的性能，提高去污能力，调整肥皂中脂肪酸的含量，降低肥皂的成本，使织物留香，在肥皂配制时还需要加入一定的填料和香精等组分。1水玻璃水玻璃（Sodium silicate）又称为泡花碱，是洗衣皂中添加的填料之一，其组成为Na2OSiO 2 为 12.44 的。它既可以在洗涤过程中对污垢起到分散和乳化作用，又能使肥
21、皂光滑细腻，硬度适中。但是水玻璃添加过多会使肥皂收缩变形、冒霜。据国外资料介绍，如果将碱性的水玻璃先用等当量的脂肪酸中和，形成肥皂与硅酸的胶体，经研磨分散后加入到肥皂中，可制成 SiO2 含量高，质地坚硬、泡沫丰富的肥皂。2钛白粉钛白粉即二氧化钛（Titanium oxide） ，可以增加肥皂的白度，改善真空压条皂发暗的现象，为肥皂增加光泽。同时还能降低肥皂的成本。一般添加量为 0.10.2。3碳酸钠碳酸钠（Sodium carbonate）的加入可以提高肥皂的硬度，而它本身是碱性盐，也可以中和部分未皂化完的游离酸，一般添加量为 0.5%3.0%，应将它与泡花碱溶液混匀后一起加入。4荧光增白剂
22、及色素荧光增白剂(Fluorescer) 也是肥皂增白的染料之一，加入量很少，一般为0.030.2；色素（Pigment）的加入主要是掩盖原料的不洁感。色素以黄色为主，有酸性金黄 G（酸性皂黄） ，也有加蓝色群青的肥皂。5钙皂分散剂为了防止肥皂在硬水中与 Ca2+、Mg 2+生成不溶于水的皂垢，降低表面活性；也为了减少皂垢凝聚使织物泛黄发硬，失去光泽和美感，在肥皂中需添加钙皂分散剂（Lime Soap Dispersing Agent） 。钙皂分散剂也是一种表面活性剂，这些表面活性剂分子中都有较大的极性基团，并能与肥皂形成混合胶束，从而防止了肥皂遇 Ca2+、Mg 2+后，形成疏水性的脂肪酸钙
23、胶束，形成皂垢。常用的钙皂分散剂有：椰子油酰单乙醇胺、烷基酰胺、聚氧乙烯醚硫酸盐、牛油甲酯磺酸钠等表面活性剂，对钙皂都有分散作用。6香精普通的洗衣皂加香只是为了遮掩原料不受欢迎的气味，一般可加入低档的芳香油及香料厂的副产品，如紫罗兰酮脚子等；高级洗衣皂则要求洗后有一定的留香时间，因此需加入质量较好的、气味浓郁的香精，如香茅油之类的香精，用量一般为 0.30.5。三、生产香皂所用原料香皂由于质地细腻、气味芬芳，可用来洗手、洗脸、洗发、洗澡。近几年来香皂的产量骤增，品种也不断增多。（一）香皂与肥皂的区别从用途上分，肥皂主要是洗衣服，而香皂主要是用来洗涤皮肤。 从制作的原料上说，虽然香皂、肥皂都是用
24、动、植物油脂和碱经过皂化反应而制成的，但两种产品对油脂原料要求有所不同，制造香皂所使用的油脂主要是牛油、羊油、椰子油加入少量松香，制皂以前先经过碱炼、脱色、脱臭等精炼处理，使之成为无色、无味的纯净油脂。而制造肥皂所用的油脂是各种动、植物油、硬化油等，一般不需经过复杂的精炼处理；另外香皂在加工时工序比较多，而且复杂，需经多次研磨，因此制作成本比肥皂高。香皂含脂肪酸量在 80%左右，而肥皂只有 60%以下。香皂的气味芬芳，这是因为香皂在加工过程中加进了一定数量的香精；高档香皂其香精加入量还更多一些，质量还要高一些。用于香皂中的香精主要有玫瑰型、茉莉型、檀香型、桂花型、白兰花型、百花型。各类香精价格
25、相差悬殊，尤其是天然香精，价格更高，这就是为什么同祥都是香皂，而价格却相差很悬殊的主要原因。而一般肿肥皂是不用加香精的。（二）香皂应具备的性质香皂(Toilet soap)是常用的人体清洁用品，对其质量的要求高于洗衣皂，一般应具备以下的基本性能：（1）含游离碱少，不刺激皮肤。 （2）外形轮廓分明，贮存后不收缩、不开裂。 （3）在水中溶解能力适度，在温水中不溶化崩解。 （4）能产生细密而稳定的泡沫。（5）洗净力适当，使用后皮肤感觉良好，洗后留幽香。（三）香皂的组分人们对香皂性能、外观等要求随着生活水平的提高不断增高，香皂中除了含有脂肪酸盐外，还添加了诸如填料、香料、多脂剂等添加剂，以改善香皂的性
26、能，满足市场需要。1. 填料填料(Stuffing)是为了改善香皂的透明度、掩盖原料的颜色所加入的添加剂，对香皂产品的质量影响较大。常有的填料有：1）钛白粉与荧光增白剂与肥皂一样，钛白粉的主要作用是增加香皂白色，降低透明度，特别使用在白色香皂中，也有的配方中以氧化锌代替钛白粉，但氧化锌的效果略差一些，一般加入量为0.025%0.20%。荧光增白剂可吸收日光中紫外光，与黄光互补，香皂皂体具有增白效果，通常加入量不超过 0.20%。2）染料与颜料香皂赏心悦目的色彩是受到人们喜爱的主要原因之一。着色剂的加入可以调整香皂的色彩。通常用染料为香皂整体着色，用颜料为皂体局部着色。常用的有：皂黄、曙色红、锡
27、利翠蓝等染料、酞菁系颜料和它们的配色色料。对这些着色剂的要求是：不与碱反应、耐光、水溶性好，色泽艳丽。2. 多脂剂香皂中皂基的碱含量较高，对皮肤有脱脂性，刺激性较大，为了减少这些副作用，加入多脂剂可以中和香皂的碱性，洗后留在皮肤表层，使皮肤滋润光滑。常用的多脂剂有：硬脂酸、椰子油酸、磷脂、羊毛脂、石蜡等，可单独使用，也可混合使用，加入量一般为：1.0%5.0%。3. 杀菌剂为了杀死在皮肤表面聚集的细菌，消毒表皮，需在香皂中加入杀菌剂(Bactericide)。常用的有：秋兰姆、过碳酸钠，加入量为：0.5%1.0%。目前也可选择杀菌祛臭的中草药代替杀菌剂。4. 香精香精既可以掩盖皂基原料的气味，
28、又可以使香皂散发清新怡人的香味，受到人们的欢迎。香皂根据不同的使用对象采用不同类型的香精，常用的香型有：花香型、果香型、青香型、檀香型、力士型等，加入量为 1.0%2.5%。但需注意香皂配方中应选择留香时间长，耐碱、遇光不变色、与香皂颜色一致的香精。5. 抗氧剂为了阻止香皂原料中含有的不饱和脂肪酸被氧、光、微生物等氧化，产生酸败等现象，需加入一定的抗氧化剂(Antioxidants)。一般要求抗氧剂应溶解性较好，对皮肤无刺激，不夹杂其他气味等。常用的抗氧剂有：泡花碱，用量为 1.0%1.5%；2,6- 二叔丁基对甲基酚，用量为：0.05%0.1% 。6. 螯合剂为了阻止香皂皂基中带入的微量金属
29、，如铜、铁等对皂体的自动催化氧化，常加入金属螯合剂(Chelating agent)EDTA（乙二胺四乙酸二钠） ，一般添加量为 0.1%0.2%。【任务实施】1. 写出前述拟定的肥皂配方中各组分的作用。2. 每组同学给其他组同学出一个配方，要求写出配方中各原料的作用。任务二 利用原料制备肥皂及香皂样品【学习目标】知识目标：掌握肥皂和香皂的原料组成及各组成在配方中的作用能力目标：能根据所需配制的肥皂和香皂的特殊需要，选择合适的原料来制备肥皂和香皂样品。素质目标：（1）认真观察，记录总结，正确写出实习报告的能力。大胆表述自己观点的能力。 （2）能够自觉遵守企业的规章制度，保守产品开发的相关秘密。
30、 （3）能够依据团队具体情况合理分工协作，能够按照承诺完成和完善自己的任务。 （4）各个项目都分组进行，锻炼同学们竞争、合作、领导、服从、答辩方面的素质。 【任务书】1查阅相关的资料或有关的国家标准； 2咨询和调查（查阅）有关的原料价格； 3确定透明肥皂配方，并用实训验证配方的可行性； 4如何根据你所确定的配方进一步降低成本或进一步改进性能； 5按透明肥皂的有关性能指标进行测试，并做好记录【必备知识】一、皂基的制备皂基(Soap base)是指含水分约 35的纯质熔融皂，又称净皂 (Good soap)。它是制造肥皂的半制品，制皂工艺先将油脂制成皂基，然后再经配料调和、挤压、切割、成型等工序得
31、到肥皂成品。（一）油脂皂化法制备皂基1. 皂基制备的基本原理皂化法是将油脂与碱直接进行皂化反应而制取皂基，可用以下化学反应式表示：CH2OOCR1 CH2OH R1COONa CH2OOCR2 + 3NaOH CH2OH + R2 COONa CH2OOCR3 CH2OH R3 COONa皂化法可分为间歇式和连续式两种生产工艺。间歇式生产是在有搅拌装置的开口皂化锅中完成，因此又称大锅皂化法。这种方法设备投资少，目前仍广泛使用，但生产周期长、效率低。连续皂化法是现代化的生产方式，连续化的设备能使油脂与碱充分接触，在短时间内完成皂化反应，不仅生产效率高而且产品质量稳定。2. 大锅皂化法大锅皂化法是
32、将油脂与碱在大锅中皂化，然后再盐析，因此也称盐析法。盐析法制皂基的步骤如下：1）皂化皂化过程是将油脂与碱液在皂化锅中用蒸汽加热使之充分发生皂化反应。开始时先在空锅中加入配方中易皂化的油脂（如椰子油） ，首先被皂化的油脂可起到乳化剂的作用，使油、水两相充分接触而加速整个皂化过程。NaOH 溶液要分段加入，浓度也要由稀到浓逐步增加。若碱加入得过快、过多，会破坏乳化，皂基离析，且废液中碱含量过高，不易分离甘油；反之，碱加入过慢，则增加皂基的稠度，易结瘤成胶体。通常，开始时只加入57的稀碱液，使尚未皂化的油脂分散成乳液；第二阶段加浓度为 15的碱液，在此阶段皂化反应速度较快，主要的皂化过程在此时完成；
33、第三阶段可加入 24左右的浓碱液，促使皂化反应完全，此阶段需要较长的时间。当皂化率达到 9598，游离碱小于0.5时皂化反应即告完成。皂化后的产物称为皂胶。皂化反应中还应注意加热蒸汽的量，皂化开始蒸汽量要大，充分加热，但由于皂化是放热反应，当反应进入急速反应期，应及时调整蒸汽，或通入少量冷水，否则大量热会造成溢锅。2）盐析皂化后的皂胶中除了肥皂外，还有大量的水分和甘油，以及色素、磷脂等原来油脂中的杂质。为此需在皂胶中加入电解质，使肥皂与水、甘油、杂质分离，这个过程就是盐析。一般用 NaCl 盐析，由于 NaCl 的同离子作用，使肥皂（脂肪酸钠）溶解度降低而析出。盐析时，皂胶中可能析出皂基（净皂
34、） 、粒皂（含电解质较多的肥皂） 、皂脚（浓度低于 40的皂液，其中含有较多杂质） 、废液（主要是甘油和水）等相。在实际操作中，究竟析出哪些相将取决于温度，肥皂浓度及食盐浓度等相分离的条件。加盐过多，皂胶中皂粒粗，皂胶夹水量大，废液含皂量大，故盐析时须控制食盐的投入量，旨在获得较多的净皂。为使肥皂与甘油、杂质分离干净，可以多次进行盐析。3）碱析也称补充皂化，是加入过量碱液进一步皂化处理盐析皂的过程。将盐析皂加水煮沸后，再加入过量氢氧化钠碱液处理，使第一次皂化反应后剩下的少量油脂完全皂化，同时进一步除去色素及杂质。静置分层后，上层送去整理工序；下层称为碱析水。碱析水含碱量高，可以用于下一锅的油脂
35、皂化。碱析脱色的效果比盐析强，并能降低皂胶中 NaCl 的含量。4）整理整理工序是对皂基进行最后一步净化的过程，即是调整皂基中肥皂、水和电解质三者之间的比例，使之达到最佳比例。在此状态下能使皂基和皂脚充分分离，尽量增加皂基的得率。经过整理工序后，皂基的组成应该如表 2-3 所示。整理工序的操作也在大锅中进行。根据需要向锅中补充食盐溶液、碱液或水，使最终的皂基组成达到表 2-3 的标准。有经验的操作者能根据皂胶的流动性确定整理的终点。整理好的皂胶在大锅中静置 2440h，皂胶分成二层：上层为皂基，下层为皂脚，皂脚色泽深，含杂质多。在整理静置时温度应保持在 8595，温度过高，皂基与皂脚分层快，但
36、皂基的脂肪酸含量降低；温度过低，肥皂粘度过大，难以分离皂基与皂脚。表 2-5 皂基的组成组分 含量（%） 组分 含量（%） 组分 含量（%）脂肪酸皂 6063食盐 0.30.7甘油 约 0.2游离碱 0.10.3不皂化物 约 0.5水分 约 35净脂肪酸在皂基和皂脚中的重量比可在 581 的范围，这个变化范围很大，可见整理操作的好坏对皂基得率的影响很大。热的皂基是融化状态的肥皂，呈半透明的高粘度流体，可直接输送到下一工序。如温度低于 50，则肥皂结晶为固相。3. 连续皂化法连续皂化法的主要原理基本与大锅煮皂法相似，分为由皂化、洗涤、整理三部分装置联合组成，是比较先进的皂化工艺。现以世界上用得较
37、多的阿尔法-拉伐尔（ALFALAVAL ）连续皂化法（又称离心纯化连续皂化法）为例，介绍连续皂化法工艺的概貌，这种皂化装置的工艺流程如图 2-2 所示。它是全封闭、全自动的皂化装置。1）皂化阶段油脂及 28NaOH 溶液分别经过过滤器和加热器加热到预定温度后，进入稳压槽K1、K2，再由定量泵 DP1 及 DP2 输入皂化塔，皂化塔出口装有恒压阀，以保持塔中压力恒定。图 2-1 阿尔法- 拉伐尔“ 离心纯化” 工艺流程图 2-1 中 C1 为皂化搭，P1 为循环泵，P2 为混合泵。操作时使塔中皂化液体的排出量与循环量之比为 14，对新加入的物料而言，皂化反应始终从皂化率 80开始。由于皂化塔中始
38、终有大量肥皂存在，油脂和碱液一进入皂化塔，即能均匀地分散，大大加快皂化反应的速度。碱液由塔底部进入，油脂由塔中部进入，通过混合泵 P2 的作用，使油脂与碱很快地反应，在 2min 之内皂化率可达 99.8，当反应混和物离开塔顶时，皂化率可达 99.5，而游离碱仅 0.2左右，因此，其质量明显优于大锅皂化法。阿尔法-拉代尔皂化塔是一个全封闭系统，皂化温度可提高到 125，这样不但能生产含脂肪酸 62的皂基，还能生产 7273以上的皂基。2）洗涤阶段在洗涤阶段中用盐水洗去肥皂中的甘油。一般进行 24 次洗涤，图 2-1 中表示的是二次洗涤工艺。洗涤采用逆流方式，也就是盐水首先与第一次洗涤后的肥皂相
39、混和。一定量的盐水经过滤后进入恒位槽 K3 和混合器 M3，在混合器中与水混合，将盐水调到适当浓度。然后由定量泵 DP3 打入第二级洗涤混合器 M2 中与经第一次洗涤后的肥皂相混合，由整理段送来的皂脚及由离心机 S1 送来的皂粒也同时进入，在混合器中混合均匀后进入离心机 S 2 进行分离。分离后的肥皂送入整理段，洗涤液则逆流到第一级洗涤混合器M1 中洗涤皂化液。经混合器 M1 洗涤后的产物送入离心机 S1，分出废液和肥皂，废液用于回收甘油，肥皂则进入第二混合器。在洗涤过程中，要求盐水与肥皂混合后形成皂基相与废液相，防止出现皂粒相，因皂粒会包含更多的废液，使洗涤效果降低。因此在洗涤过程中盐水浓度
40、的控制是十分重要的。3）整理阶段整理工序在整理塔 C2 中进行。用于整理的电解质溶液经过滤后进入恒压槽 K5，再入混合器 M4，在此与水混合调整到需要的浓度，再由定量泵 DP4 送入整理塔。在整理塔中肥皂与定量的电解质混和后，形成皂基与皂脚两相，混和物由塔顶进入离心机S3 进行分离。皂基输入成型加工车间生产洗衣皂或香皂，皂脚送回到洗涤段。皂脚的色泽较深，如对皂基的色泽要求较高，也可放去部分皂脚。连续皂化法所获得的皂基皂化程度高，甘油的回收率也较高。如果洗涤次数超过 2 次，甘油的回收率在 90以上，皂基中甘油含量可低于 0.5。（二）脂肪酸中和法制备皂基中和法制备皂基比油脂皂化法简单，它是先将
41、油脂水解为脂肪酸和甘油，然后再用碱将脂肪酸中和成肥皂，包括油脂脱胶，油脂水解，脂肪酸蒸馏及脂肪酸中和四个工序。油脂脱胶工艺在前面已经介绍过，因此下面将介绍水解、蒸馏、中和三个工序的知识。1. 油脂的水解油脂水解后生成甘油和脂肪酸，其基本原理可用以下化学反应式表达：CH2OOCR CH2OH CH2OOCR + 3H2O CH2OH + 3RCOOH CH2OOCR CH2OH 油脂的水解方法分触媒法和无触媒高温水解法两大类。现代油脂工业多采用无触媒的热压釜法和高温连续法，前者适用于 20000 吨/年以下的规模装置，后者则适于 20000 吨/ 年以上的装置。1）无触媒热压釜水解法无触媒热压釜
42、水解工艺是间歇式生产，其工艺路线往往设计为二次水解，首次水解是将油脂和淡甘油水（淡甘油水是第二次水解后回收的）用泵输入热压釜中，通入 3.0MPa蒸汽加热升温到 230，使油脂水解。待水解率达 85左右停止通蒸汽，静置分离出甘油水，此时水中甘油浓度可达 15左右，可用于回收甘油。在分去甘油水的油相中再加入定量的水，重新通入蒸汽加热使油脂继续水解，直到水解率为 95以上。静置使脂肪酸和甘油水分层，淡甘油水供下一次水解使用，脂肪酸输送到蒸馏工段。其工艺流程示意图如图2-2。2）单塔式连续水解法这种油脂水解工艺是油脂在水解塔中逆向连续地进行水解。油脂从塔底进入，水从塔顶进入，通过分布器使水分散成细微
43、液滴。6.0MPa 高压蒸汽分别从上、中、下三处通入水解塔，维持塔内 250的反应温度。油与水在塔内逆向流动而逐步反应，甘油水从塔底引出，甘油水的浓度可达 15左右。油脂水解后生成的脂肪酸从塔顶引出，水解率可达9899。该水解工艺流程图如图 2-3。图 2-2 无触媒热压釜水解工艺流程示意图图 2-3 三串联连续水解工艺流程图C热压釜 S沉降器 P泵1油 3水 4蒸汽 5脂肪酸 6甘油水单塔连续水解法是一种目前世界上最先进的油脂水解工艺，生产完全连续化、自动化。现代化的大型水解塔高达 2030m ，油脂由塔底上升到塔顶历程 3h 左右，这种水解塔的日产量可达 200 吨。不仅产量高、水解率高，
44、而且能耗低，其蒸汽耗量约为热压釜间歇法的一半。2. 脂肪酸蒸馏水解所得的粗脂肪酸中含水分小于 0.1%，游离脂肪酸 97%98%，油脂 23，色泽差，必须经过蒸馏，使之脱色、脱臭，才能得到精制脂肪酸，用于制造优质肥皂。经蒸馏后，约有 34的残渣，残渣主要是未水解的油脂，可以重新投入水解工序。现代化的脂肪酸蒸馏均采用高真空连续化方式进行。工艺过程大致为：粗脂肪酸经预热后进入脱气塔，脱气塔内压力为 6kPa 左右，温度在 6090左右，使脂肪酸中的水分和空气脱去。脱气后的脂肪酸再进入蒸馏塔顶部，蒸馏塔内压力为 0.70.8kPa，温度在200250左右，脂肪酸在高温真空条件下沿塔板分布，受热蒸发为
45、蒸汽，汽化后残液通过降液管流入下层塔板，重新受热汽化，如此重复，直至下层塔板。最终使脂肪酸与难挥发的残渣及易挥发的有气味物质分离。3. 脂肪酸中和中和反应在反应塔内连续进行。由于无甘油的存在，不需盐析、碱析等洗涤工序。塔内温度为 110，压力维持 0.280.35MPa。脂肪酸由塔底进入，高浓度的碱和适当电解质水溶液在循环过程中加入，碱的加入量由 pH 计自动控制。反应物在塔内循环，由于反应速度快，在很短时间内就可完成，循环比控制在 201 左右。借塔内的压力，中和后的皂基直接喷入常压或减压干燥器内，部分水分发生汽化。如果中和时加入 50的浓碱液，可得到脂肪酸含量为 7880的皂基，冷却后可直
46、接用于制造香皂。若需生产含脂肪酸63的皂基，中和时只需加入 30的碱液即可。（三）油脂皂化路线与脂肪酸中和路线的比较1皂化法对油脂原料的质量要求较高；而中和法可以使用低级油脂原料，且对原料利用率较高。因为低级油脂经过水解和蒸馏过程，其中的杂质较彻底的分离，仍能制得优质肥皂。皂化法工艺虽对油脂有预处理过程，如果油脂中杂质含量高，也难以完全除尽，且预处理过程中油脂损耗多，例如油脂中的游离脂肪酸在碱炼后只能转变为皂脚，而在中和法中这些游离脂肪酸仍可转变为优质皂基。2中和法可充分利用各种脂肪酸来进行科学的配方。如优质香皂是由一定比例的C12C 18 脂肪酸盐组成的。在中和法的蒸馏操作中可借助馏分切割获
47、得各种脂肪酸，为肥皂中脂肪酸的合理配比提供原料。而皂化法只能将各种油脂按配方混合使用。3甘油的主要来源之一是通过制皂工业生产的皂化废水、脂肪酸生产中油脂水解的甜水所得的。中和法中油脂水解所得的甘油水的质量优于皂化法的废液质量，它不含食盐、肥皂和其他杂质，含甘油量高，因此甘油水蒸发、蒸馏后得甘油率高。4油脂皂化路线工艺步骤多，生产过程长、设备复杂、投资大，脂肪酸中和路线工艺过程短，设备较简单。由于脂肪酸中和路线的技术经济指标明显优于油脂皂化路线，所以现代化大型油脂企业都是以油脂水解、脂肪酸蒸馏为主体。生产出的脂肪酸再作为肥皂等日用化学品的原料。二、洗衣皂的加工工艺一般以皂基加工生产洗衣皂的生产工艺可分为以下几个工序，如图 2-4 所示：填料、香精 皂基 调和 冷凝 切块 干燥 打印 装箱 成品图 2-4 洗衣皂加工工艺示意图三、香皂的生产工
