1、第三章 肥皂,第三章 肥皂,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。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
2、皮肤清洁用品。,第一节 肥皂的性质及去污原理,一、肥皂的性质 (1) 多晶性(2) 吸湿性：肥皂在潮湿的环境中有吸收水分的能力。肥皂的吸湿作用是由亲水基的大量存在引起的，碳链越短的肥皂，亲水性强，吸湿性也越强；如果碳链长度一样，具有双键的肥皂分子吸湿性要强一些。 （3）水解性 肥皂 溶于水后，部分肥皂 水解，其过程如下：,RCOONa RCOO- Na+RCOO- H2O RCOOH OH-（4）去垢性,二、肥皂的去污原理,肥皂是长链脂肪酸的钠盐或钾盐，是由天然油脂在碱性条件下水解得到的。 肥皂的去污原理是因为长链脂肪酸钠盐（或钾盐）结构上一头是羧酸离子，具有极性，是亲水的，另一头是链状的烃基
3、，是非极性的，是憎水的。,第二节 皂基的制备方法,皂基的制备方法有很多,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连续煮皂法.,一、中性油脂皂化,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 CH2OOCR2 + 3NaOH CH2OOCR3,一、中性油脂皂化,1、沸煮法 (国内肥皂厂基本上都用此法煮皂) (1)皂化 皂化也称碱化,是油脂与碱液起反应生成肥皂及甘油的过程,皂化操作完成时肥皂呈微碱性。当皂化率达到95%左右时，即停止皂化操作。虽然皂化率越高，对在以后的工序中洗出甘油越有利，但皂化率过高后，会有较多的过量
4、碱存在，易造成盐析后碱到废液中去而造成损失。 皂化时加入一定量的肥皂，能加快皂化速率,（2）盐析 在油脂皂化完成以后，尚需回收甘油，用干饱和盐水来使肥皂和甘油分离，这个过程叫做盐析。在一定浓度的盐溶液中肥皂不能溶解，而甘油可以溶解，根据这个特性使两者分离。通过盐析可去除一部分色素及杂质，盐析经静置以后，浮在盐水上面的肥皂一般称为皂粒，下层的盐水，俗称废液，其中除含有甘油及盐外，还含有少量的碱.杂质.水溶性色素及肥皂等。,（3）洗涤 洗涤是为了进一步洗出肥皂中的甘油，也可去除一部分色素及杂质。当经皂化盐析后的皂粒的皂化率不足时，尚可加碱补充皂化。 （4）碱析 碱析是使经皂化后尚未完全皂化的油脂，
5、在碱过量的情况下，保证皂化完全，同时进一步洗出肥皂中的甘油，并可去除一部分色素及杂质。碱析去除色素及杂质的效果比盐析为优。 （5）整理,2.连续煮皂法,由于用沸煮煮皂周期长,蒸汽耗用量大以及劳动强度高,所以发明了连续煮皂法，在工业上正式应用的有蒙萨冯法、麦促尼法、夏普尔法以及阿尔法-拉伐耳法等。 现以世界上用得较多的阿尔法-拉伐尔 连续皂化法,阿尔法-拉伐尔“离心纯化”连续煮皂法 是封闭、全自动的。全过程分为由皂化、洗涤及整理三个阶段。它的工艺流程如图3-2所示。 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，再由定量泵及输入皂化塔，皂化塔出口装有恒压阀，
6、以保持塔中压力恒定。,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P12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。,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3-2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混和。一定量的盐水经过滤后进入恒位槽CL21和
7、混合器MP1，在混合器中与水混合，将盐水调到适当浓度。然后由定量泵PP21打入第二级洗涤混合器M22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S21送来,皂粒也同时进入，在混合器中混合均匀后进入离心机S22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M21中洗涤皂化液。经混合器M21洗涤后的产物送入离心机S21，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的控制是十分重要的。,3整理阶段,二 脂肪酸中和法,脂肪酸
8、作为原料，用碱中和而成肥皂。这种煮皂方法先把油脂水解成脂肪和甘油。,第三节 常用皂类的生产工艺,（）洗衣皂的组分洗衣皂(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。,（2）洗衣皂生产工艺,洗衣皂及肥皂，我国目前生产的洗衣皂，由于脂肪酸含量不同，以及外观有不透明的和透明的等区别，其
9、生产途径可分为下列三种：填充洗衣皂，以泡花碱作填充，脂肪酸含量低于皂基；纯皂基洗衣皂，不加填充，纯皂基所制；高脂肪酸洗衣皂，皂基经过干燥，脂肪酸含量高于皂基。,洗衣皂按其加工设备不同，主要可分为以下几种。,（1）冷框皂 （俗称冷桶皂）（2）冷板车皂（3）香皂工艺的研压皂（4）真空干燥冷却皂,下面对目前国内比较普遍采用的冷板车生产工艺及真空冷却生产工艺进行比较详细的介绍。,1 冷板车生产工艺 冷板车生产工艺用于生产填充洗衣皂及不加填充的纯皂基洗衣皂。冷板车生产工艺的流程如图3-5所示。填料、香精 皂基 调和 冷凝 切块 烘凉 打印 装箱 成品,（1）调和 目前广泛采用泡花碱为洗衣皂的填充料。 （
10、2）冷凝 肥皂的冷凝是在冷板车中进行的。 （3）切块、烘凉和打印。 （4）装箱 打好印的肥皂，随即装入箱中。,2.真空冷却生产工艺,真空冷却工艺生产洗衣皂是目前一些规模较大的肥皂工厂广为采用的方法,使洗衣皂生产实现连续化。 （1）配料 在真空冷却生产工艺流程中有两只调缸，一只用于配料，另一只用于中间贮存。,在配料调缸中皂用酸等脂肪酸与液碱先行皂化，再依次加入皂基、反工皂、泡花碱及钛白粉等，钛白粉先用水调成均匀的悬浮液后加入。为了缩短配料的时间，在皂化皂用酸的同时，加入皂基及卸入返工皂，这样皂基量就按皂用酸、皂基及返工皂三者的总量计。问题（每次配料完毕，化验一次脂肪酸及游离碱含量）,（2）真空冷
11、却 在真空冷却室中维持一定的真空度，肥皂进入真空冷却室后进行绝热蒸发，由于肥皂带入的热量可以蒸发其自身水分，用其冷却至真空度时相应的水的沸点。 （3）切块、烘凉、打印及装箱,二、香皂,（一）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。,（二）香皂生产工艺,香皂的生产都采用研压工艺，其工艺流程如图3-7所示。填料、香精、着色
12、剂、 抗氧剂皂基 干燥 拌料 研磨 真空压条 打印 冷却 包装 成品,1.干燥 由皂锅或连续煮皂设备所生产的皂基,其脂肪酸含量为62%-63%,相应的水分含量大约为30%-32%,因此欲制造脂肪酸含量为80%的香皂,首先.必须将皂基进行干燥。目前国内有热空气干燥、真空干燥、常压干燥三种方法。,（1）热空气干燥 这种干燥设备也称帘式烘房，但由于其产量低、热耗量大以及干燥后的皂片干湿不均，因此今后将逐渐被淘汰。 （2）真空干燥香皂皂片 目前一些规模较大的工业肥皂厂都已采用，其工艺原理与真空冷却生产洗衣皂一样。,（3） 常压干燥,常压干燥的设备比真空干燥简单，投资省、建造快；操作简便，无需控制真空，
13、调换品种方便；消除了令人讨厌的皂粉问题，杜绝了浪费，改善了操作条件，无需因设备被皂粉阻塞而停产进行清洁；占地面积小；水、电、蒸汽的耗量少等。有很多优越性，因此很有发展前途。,2.搅拌,根据不同香皂的要求，在香皂中需加入的添加物有以下几种。 （1）抗氧剂 肥皂由于它的脂肪酸部分会自动氧化，置久后酸败、变色，因此需加入一定量的抗氧化剂,（2）香精 （3）着色 （4）杀菌剂 （5）多脂剂 （6）钛白粉,3.研磨,搅拌机中出来的加有各种添加物的香皂，需进一步通过研磨，以使混合均匀，同时也可以以改变香皂的品相，有利于相的生产，而增加成皂的泡沫等。,4.真空压条5.打印、冷却和包装,三、透明皂,1. 透明
14、皂（Transparent soap）呈透明状，具有晶莹剔透的外观。据McBain的研究，透明皂的结晶非常微细，其微细程度小于可见光的波长，因此光线能透过。,2. 透明皂生产工艺, 透明皂按其制法不同，可分为两大类。一类是加酒精、糖及甘油等添加物的称“加入物法”透明皂；另一类是不加酒精、糖及甘油等添加物，全靠研磨、压条达到透明的，称“研压法”透明皂。,“加入法”制的透明皂与“研压法”制的透明皂相比，不但价格高，而且不耐用，更消耗大量的酒精、糖及甘油，因此很少生产；“研压法”所制的肥皂价格相对较低，且质量好，深受消费者的欢迎。,（1）“加入物法”透明皂,这种透明皂度采用热法制造，因此需用纯净的油
15、脂作为原料，以保证成皂的色泽及透明度。常用的油脂如牛羊油、脱色的棕榈油、椰子油、棕榈仁油、蓖麻油及松香等。在所用的原料中应无钙，如早制造过程中能使用软水，则更为适合。,（2）“研压法”透明皂,国内生产的透明洗衣皂，绝大多数都用“研压法”加工制造的。不需加酒精、糖及甘油等，采用香皂的加工工艺，但成皂的脂肪酸含量都在72%左右。,四、药皂,在历史上肥皂很早就应用于医药方面，不仅作为一种洗涤剂，而且作为一种消毒杀菌剂。目前一般所指的药皂都是加有特殊杀菌剂。用于肥皂中的杀菌剂的种类很多，最常用的是酚类化合物，。其中又以苯酚及甲酚的使用更为普遍，用量为2%左右。,第四节 肥皂的质量问题分析,肥皂在我国是
16、一种传统的洗涤用品，除了应该具有一定的硬度、耐用度和去污能力以外，外观质量也十分重要。比如冒白霜、有软白点、开裂、糊烂、酸败等均给消费者一种质量低劣的印象。以下对这几种质量问题进行讨论。,一、控制肥皂冒霜 （肥皂冒霜是一个维持平衡的过程）应控制以下条件：,1.控制无机电解质含量2.控制低级脂肪酸的含量,二、控制肥皂上形成“软白点”,真空出生产工艺与传统的冷板成型生产工艺有着本质的区别，肥皂皂基进入真空室后，经过闪蒸制冷，达到水分的挥发，一方面达到干燥的目的，另一方面由于水分挥发过程中热量的夹带，又达到了冷却的目的。尔后，经过螺旋压条机研磨挤压成型。由于这一过程以及设备的复杂性，因此存在许多使皂
17、体产生“软白点”的因素。,1.油脂配方的原因 松香与月桂酸类油脂的量不足是造成软白点的直接原因。2.工艺原因3.设备方面原因,三、控制肥皂开裂和粗糙,在配方中泡花碱浓度过高，皂基内电解质含量太多，或是松香、椰子油或液体油太少，粒状油多，容纳电解质能力较差，都易造成开裂。,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，越容易出现冒汗，这是由于空气中水分与肥皂中水分不平衡引起的。,肥皂的冒汗会引起肥皂水解，进而产生酸败。防止肥皂冒汗，宜采取下列方法： 1.将配方中脂肪酸的碘价在85以下; 2.将总游离电解质除碳酸钠与硅酸钠外，控制在0.5以下； 3.皂箱木材水分含量控制在
18、25%以下; 4.皂箱内衬蜡纸，以防潮湿，保持皂箱于空气流通处。,五、控制肥皂“糊烂” 六、肥皂耐用度涉及肥皂的去污度,肥皂的耐用度涉及肥皂的去污力，耐磨度是单位时间所消耗肥皂的数量。,七、肥皂泡沫性能,八、控制肥皂冻裂、收缩、变形和酸败,1、控制肥皂冻裂、收缩与变形 2、控制肥皂的酸败 发生酸败的肥皂去污能力下降。变现上出现黑色斑点，严重者冒油、冒汗，甚至产生令人不愉快的油腻味。 （1）肥皂腐败的原因 油脂配方中含有大量高度不饱和酸的油脂。 皂化不安全。 铜、铁、镍等重金属以及残存于肥皂中的活性白土会促进酸败，这些重金属离子来自于纯度不足的原料或来自于金属设备等。,肥皂中含有大量的甘油。 肥皂配料中碱性物质少，而酸性物质过多。 （2）防止肥皂酸败的措施 最有效的防止酸败的方法是添加适当的泡花碱。 加入适量碳酸钠中和游离脂肪酸。 加入抗氧剂 加入螯合剂。 加入适量的松香。,九、控制香皂的沙粒感,(1) 选择皂基干燥系统 (2) 加强皂粒仓及后续设备的密闭性 (3) 控制皂基电解质含量 (4) 皂粒水分控制 (5) 控制返工皂量 (6) 控制研磨机辊筒的间隙,End,
