3.2皂基原料及生产工艺

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合成脂肪酸
碱类 辅助原料与填料
油脂的概念及类别
由一分子的甘油和三分子的脂肪酸脂化而成, 称为三脂肪酸甘油脂。
①固体油脂
② 软性油
③ 月桂酸含量高的油脂 (如:椰子油)
④ 油脂的代用品
合成脂肪酸
以石腊为原料经氧化制得的高 级脂肪酸
一、油脂的组成和结构
1、组成元素:C、H、O 2、定义:油脂是由多种高级脂肪酸的甘油酯。
二、油脂的化学性质
1、油脂的氢化——加成反应
O C17H33- C-OCH2 O C17H33- C-OCH2 O C17H33 - C-OCH2 油酸甘油酯(油状)
催化剂
(油脂的硬化)
O C17H35- C-OCH2 O C17H35 - C-OCH2 O C17H35 - C-OCH2 硬脂酸甘油酯(固态)
• 肥皂概述 • 制皂的原料 • 肥皂的制造工艺 • 肥皂的品种 • 肥皂的质量检验 • 肥皂的包装和保管
肥皂的概念 肥皂的性质 制皂的原理
肥皂(RCOOM)是指至少含有8 个碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的 碱性盐类的总称 当阳离子M为钠时,则称钠皂,为 钾时则称钾皂,以此类推
一、水溶性 肥皂在水中水解,呈弱碱性 RCOONa RCOO-+H2O RCOO-+Na+ RCOOH+OH-
天然油脂常有特殊的气味,无论是牛羊油的膻气, 还是椰子油的香气,都会影响外加香味的纯正。 通过过热蒸汽气提的方法,在高温高真空度下除去油 脂中的气味物质。高真空度保证高温条件下油脂不被氧 化。 经过脱臭后的油脂,除了脂肪酸甘油酯外,几乎所 有的有机挥发物都被除去了,其中包含的天然抗氧剂也 被除去,因而与空气接触容易氧化,为了不被氧化,要 先冷却,然后加入抗氧化剂柠檬酸
皂化:指油脂与碱液反应生成肥皂和甘油的过程 在大锅中通入蒸汽,可以增加两相的接触面积,同时 提供活化反应所需的能量。当有肥皂生成后,由于肥皂是 一种表面活性剂,具有乳化作用,使得反应体系变得均匀, 加快了反应速度。皂化快完成时,因为反应物的浓度较低, 此时反应速度将变慢。因而碱液的加入量应遵守“两头慢、 中间快”的原则。第二阶段由于皂化反应速度快,而此反 应为放热反应,因而要及时调小蒸汽用量,避免“溢锅”, 当皂化率达到95-98%,游离碱小于0.5%时,皂化完成,得 到皂胶
碱析:排除废液的上层肥皂中,除含有水分外,还有甘油 和若干不皂化物。碱析就是加入过量的碱液,使第一次皂 化反应中剩余的少量油脂完全皂化,也叫补充皂化 碱析时,先在盐析皂中加水煮沸后,再加入过量的NaOH溶 液,适当地反复搅拌后,静置分层,放出下层的碱析水 (可用于下一锅油脂的皂化中)
整理是调节皂基中肥皂、水和电解质三者之间的比例, 使皂基和皂脚充分分离,尽量增加皂基的量。 整理时,在碱析后的皂粒中加少量水或碱液,小心谨慎地 加热、搅拌,使其均匀,在锅中静置24-40h后,分成两层, 上层为脂肪酸含量较高的肥皂,下层为皂脚(含杂质较多, 色泽深,脂肪酸含量低的肥皂),再次进行分离后,将上 层 的纯肥 皂经 过加热 干燥 后即为 皂基 。纯皂 69%,水 分 30%,甘油0.4%,食盐0.5%,杂质(如碱等)0.1%
一、传统的油脂配方主要依据凝固点、皂化值、碘值这三个 数值来计算油脂配方。控制其在一定的范围(P63表3.14) 二、现代配方则依据油脂中各类脂肪酸含量来进行。典型的 制造油脂配方为牛油80%,椰子油20%。大体可认为脂肪酸 组成:月桂酸10%,棕榈酸25%,硬脂酸15%,油酸40%, 这样一个配方是比较理想的。通过气相色谱检测出油脂中各 类脂肪酸含量,然后进行油脂配制。、
溶解度以及透明度和结实度
一、皂化法:用碱和油脂加水皂化得到肥皂 和甘油的方法
CH2OOCR CHOOCR CH2COOR CH2OH
+
3MeOH
3RCOOMe
+
CHOH CH2OH
二、中和法:将脂肪酸和碱直接反应得到肥 皂的方法 通常用皂化法的较多
RCOOH
+
MeOH
RCOOMe
+
H2O
油脂
⑦着色剂
⑧香料
④杀菌剂
大锅皂化法 (间歇生产) 中性油皂化法 连续皂化法 (连续生产) 脂肪酸中和法(油脂先水解生成脂肪酸,然后经过 蒸馏精制后得到较纯净的脂肪酸,与碱中和生成皂)
在美国的油脂制造业中,采用脂肪酸中和法制皂基占70%,其余 30%采取中性油皂化法制造,而这30%中,大锅皂化法基本不用, 均采用连续皂化法 在国内,大部分皂基仍采用大锅皂化法生产
一、油脂预处理 二、皂化 三、盐析 四、洗涤 五、碱析 六、整理
一、制皂用油脂
植物油:椰子油、棕榈油、大豆油、米糠油等
动物油:牛脂、猪脂等
相对密度:反应了油脂分子质量及黏度的高低 凝固点:油脂凝固点太高,肥皂易龟裂,泡沫少,去污力差 凝固点太低,肥皂硬度不足,油脂饱和度越高,则凝固点高 皂化值:指1g油脂完全皂化,所消耗KOH的质量,油脂分子量 越高,则皂化值越低 酸值:指中和1g油脂中的游离脂肪酸所需KOH的质量(mg) 酸值高的油脂制得的肥皂易变质、发汗、发臭
脱酸是除去油脂中的游离脂肪酸。现代化的 制皂法中一般采用连续碱炼法,通过脱胶皂与 碱液短时间的接触,使得游离脂肪酸与碱生成 皂角,然后用高速离心机进行分离,得到脱酸 精油
要达到白色香皂的质量要求,脱色是必须的。脱色是 除去油脂中色素的过程。可以采用物理或者化学方法进 行脱色。 化学法通过加入氧化剂或者还原剂与色素反应,从而使 颜色消失。 物理法主要以活性白土为吸附剂,或者在活性白土中加 入少量活性炭,吸附脱除油脂中的色素。
典型的香皂油脂配比为牛羊油80%,椰子油20%,其 混合脂肪酸的凝固点约39度左右。但我国的牛羊油产量 很少,很难实现这一配方,因此需用氢化油来代替。 目前国内用量最大的是氢化猪油(凝固点56度)和 氢化棉籽油等。氢化油统称硬化油,在制皂厂中,硬化 油的加工是一个很重要的辅助车间 现代油脂加氢不仅能使不饱和油脂饱和化,而且具 有高度选择性,能使二烯酸、三烯酸氢化为单烯酸,也 能使顺式双键酸氢化为反式双键酸。提高油脂的营养和 抗氧性
三、在确定一个配方之后,应该进行小试或中试,以检验该配方的 合理性,然后再投入到大规模生产中去
油脂是肥皂的主要原料之一,天然动植物油脂中,除了 含有三甘油脂肪酸酯之外,还含有不少杂质。如:泥沙、料 胚粉末、纤维素及其他固体杂质,在油脂中呈悬浮或沉淀状 态,另含有游离的脂肪酸、磷脂、色素、胶质、蛋白质以及 具有特殊气味的不皂化物等胶状杂质,在油脂中呈溶解或乳 化状态。为了满足质量要求,必须对油脂进行预处理。要求 不同,处理方法也有所差异
橄榄油、棉籽油、大豆油、米 糠油、牛脂、猪脂、鱼油、鲸 油
C17H31COOH 亚油酸 C17H29COOH 亚麻油酸 C17H32(OH)CO 蓖麻醇酸 OH
棉籽油、大豆油、米糠油 亚麻籽油 蓖麻油
三、肥皂的结晶性 肥皂与其他长链烷烃化合物一样,具有多晶现象, 可分为α β δ ω 四种晶型,各种晶型的生成条件和 物理性质不同。一般制造条件下,肥皂含水较多, 无法生成α相,市售肥皂主要为β δ ω 这三种晶型 肥皂的晶型在一定条件下形成,也可随条件的改变 而相互转化,如要生产透明皂,肥皂中应多含透明 的β晶型, β晶型在四个晶型中,具有最佳起泡力、去污力、
CH2-OH
硬脂酸 甘油
CH2-OH
3C17H35COONa + CH -OH
C17H35 - C-OCH2
CH2-OH 硬脂酸钠 肥皂的有效成分之一 —— 皂化反应
碱类
主要是氢氧化钠,其次是碳酸钠、碳酸钾、 氢氧化钾。其作用是与油脂进行皂化反应而生 成肥皂。
来自百度文库
辅助原料与填料
①松香
②硅酸钠 ③荧光增白剂 ⑤多脂剂 ⑥羧甲基纤维素
水解产生的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====RCOOH.RCOONa
二、洗涤性
肥皂属于阴离子表面活性剂,具有洗涤 性。但肥皂的脂肪酸碳链不同,表现出 来的性质也有所差异。组成肥皂常见的 脂肪酸如表所示
名称
月桂酸 肉豆蔻酸 棕榈酸 硬脂酸
+3H2
加热、加压
(硬化油)
2、油脂的水解
O C17H35- C-OCH2 O
C17H35 - C-OCH2 +3H2O H2SO4 O
C17H35 - C-OCH2 硬脂酸甘油酯 O C17H35- C-OCH2 O C17H35 - C-OCH2 +3NaOH O
CH2-OH
3C17H35COOH + CH -OH
3、分类:
4、结构:
R基饱和度低—常温下液态—油
R基饱和度高—常温下固态—脂肪 O O
油脂—
不溶于水 比水轻
R1- C-OCH2
R2- C-OCH2
O
R1、R2、R3相同——单甘油酯 R1、R2、R3不同——混甘油酯
R3- C-OCH2
[想一想]为什么衣服上油渍用酒精比用水易清洗? 因为油脂易溶于有机溶液剂。
碘值:油脂分子的双键能与碘加成,由加成反应消耗的碘量, 可以衡量油脂的不饱和程度
不皂化物:不皂化物指油脂中所含脂肪酸以外的脂肪成分,如 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,通常其质量分数应不高于1%
1000 3 56.1 S M
M为油脂的平均分子量 当S已知后,可以求出油脂皂化时所须NaOH的质量
油酸
分子式
C11H23COOH C13H27COOH C15H31COOH C17H35COOH
C17H33COOH
熔点
44.2 53.9 63.1 69.6
1.5~10.9 -5.2~5.0 -11.2~11 5.5
碘值
0 0 0 0
89.9 181.0 273.5 ------
主要来源
椰子油、棕榈仁油 椰子油、牛脂 棕榈油、牛脂、米糠油 牛脂
盐析:向皂胶中加入食盐或饱和食盐水,使甘 油和肥皂分离的过程。该过程可回收甘油,并 去掉部分色素和杂质,得到上层皂粒和下层盐 水废液 盐析的原理:肥皂难溶于盐水,所以与水相分 离,甘油则溶于水,从而达到甘油与肥皂分离 的目的
进一步洗出肥皂中的甘油,也可以去除一部分色 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.
制普通洗衣皂,油脂预处理比较 简单,将毛油用蒸汽吹化,再加盐 水除杂,静置24h,分层得到上层精 油,中层水,下层泥角,分别去除 泥脚和水,即得到精制油
制香皂时,预处理要求严格,甚至 超过一般食用油水平。预处理的方法包 括脱胶、脱酸、脱色、脱臭4个工序,必
要时还必须进行加氢处理
脱胶是除去油脂中磷脂、蛋白质以及其他结构不明的 胶质和黏液质,但不能降低油脂中游离脂肪酸含量。 一 般采用磷酸来脱胶,毛油先过滤除去泥沙、纤维等不溶 杂质,再加热至40-50℃与磷酸混合,使胶质与磷酸进行 凝聚反应,同时去除油中的重金属离子,然后混合物与 热水混合,凝聚物转入水相,用离心机分离,重相为胶 质和水,轻相为油相。油相进入真空干燥器内进行脱水、 脱气处理,排除水分和空气后得到脱胶油
WNaOH
W油脂 S 40 56.11000 wNaOH
油脂是碘值反映出油脂不饱和程度的高低,100g 油脂所 消耗碘的质量称为碘值 碘值>130 称为干性油 碘值=100~130 称为半干性油 碘值<100 称为不干性油 干性油不饱和程度高,易氧化生成大分子物质,在油表面形 成硬膜,它们不适用用制皂。而不干性油如:椰子油、棕榈 油、花生油、牛油、羊油则适合制皂。半干性油只能少量加 入到油脂配方中
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