32皂基原料及生产工艺

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,3.2 肥皂,1,肥皂概述,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,3.2 肥 皂,制皂的原料,2,3.2.1肥皂概述,肥皂的概念,肥皂的性质,制皂的原理,3,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,肥皂的概念,4,一、水溶性,肥皂在水中水解，呈弱碱性,RCOONa RCOO,+Na,+,RCOO,+H,2,O RCOOH+OH,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=RCOOHRCOONa,肥皂的性质,5,二、洗涤性,肥皂属于阴离子外表活性剂，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,肥皂的性质,6,名称,分子式,熔点,碘值,主要来源,月桂酸,肉豆蔻酸,棕榈酸,硬脂酸,C,11,H,23,COOH,C,13,H,27,COOH,C,15,H,31,COOH,C,17,H,35,COOH,44.2,53.9,63.1,69.6,0,0,0,0,椰子油、棕榈仁油,椰子油、牛脂,棕榈油、牛脂、米糠油,牛脂,油酸,亚油酸,亚麻油酸,蓖麻醇酸,C,17,H,33,COOH,C,17,H,31,COOH,C,17,H,29,COOH,C,17,H,32,(OH)COOH,1.510.9,-5.25.0,-11.211,5.5,89.9,181.0,273.5,-,橄榄油、棉籽油、大豆油、米糠油、牛脂、猪脂、鱼油、鲸油,棉籽油、大豆油、米糠油,亚麻籽油,蓖麻油,7,三、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，无法生成相，市售肥皂主要为这三种晶型,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晶型，晶型在四个晶型中，具有最正确起泡力、去污力、溶解度以及透明度和结实度,肥皂的性质,8,一、皂化法：用碱和油脂加水皂化得到肥皂和甘油的方法,制皂原理,CH,2,OOCR,CHOOCR,CH,2,COOR,+,3MeOH,3RCOOMe,+,CH,2,OH,CHOH,CH,2,OH,9,制皂原理,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,+,H,2,O,10,油脂,合成脂肪酸,碱类,辅助原料与填料,3.2.2肥皂的原料,11,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。,固体油脂,软性油,月桂酸含量高的油脂,（如：椰子油）,油脂的代用品,肥皂的原料,12,合成脂肪酸,以石腊为原料经氧化制得的高级脂肪酸,肥皂的原料,13,14,一、油脂的组成和结构,R,1,、R,2,、R,3,相同,单,甘油酯,R,1,、R,2,、R,3,不同,混,甘油酯,R,1,-C-OCH,2,O,O,R,2,-C-OCH,2,O,R,3,-C-OCH,2,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,油脂,不溶于水,比水轻,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,。,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。,3、分类：,4、结构：,15,二、油脂的化学性质,1、油脂的,氢化,加成反应,C,17,H,33,-C-OCH,2,O,O,C,17,H,33,-C-OCH,2,O,C,17,H,33,-C-OCH,2,+3H,2,催化剂,加热、加压,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,（油脂的,硬化,）,油酸甘油酯（油状）,硬脂酸甘油酯（固态）,（硬化油）,16,2、油脂的,水解,+3H,2,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,H,2,SO,4,3C,17,H,35,COOH+,CH,2,-O,H,CH-O,H,CH,2,-O,H,硬脂酸甘油酯,硬脂酸,甘油,+3,NaOH,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,O,C,17,H,35,-C-OCH,2,3C,17,H,35,COONa +,CH,2,-O,H,CH-O,H,CH,2,-O,H,硬脂酸钠,肥皂的有效成分之一,皂化反应,17,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。,肥皂的原料,18,辅助原料与填料,松香,硅酸钠,荧光增白剂,杀菌剂,多脂剂,羧甲基纤维素,着色剂,香料,3.2 肥皂,19,3.2.3 肥皂的制造,第一阶段是制造皂基,第二阶段是调料并加工成型,20,制造皂基的工艺,中性油皂化法,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洁的脂肪酸，与碱中和生成皂）,大锅皂化法,连续皂化法,（,间歇生产,）,（,连续生产,）,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，大锅皂化法根本不用，均采用连续皂化法,在国内，大局部皂基仍采用大锅皂化法生产,21,大锅皂化法制造皂基的工艺,一、油脂预处理,二、皂化,三、盐析,五、碱析,六、整理,四、洗涤,22,油脂预处理,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,23,选择制皂油脂的几项指标,相对密度：反应了油脂分子质量及黏度的上下,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，肥皂硬度缺乏，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,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%,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,24,油脂的皂化值,M为油脂的平均分子量,当S后，可以求出油脂皂化时所须NaOH的质量,25,油脂是碘值反映出油脂不饱和程度的上下，100g 油脂所消耗碘的质量称为碘值,碘值130 称为干性油,碘值=100130 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，在油外表形成硬膜，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。半干性油只能少量参加到油脂配方中,油脂的碘值,26,一、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）,油脂配方,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。、,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,27,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,油脂预处理,28,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,油脂预处理,29,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,油脂预处理,30,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，用离心机别离，重相为胶质和水，轻相为油相。油相进入真空枯燥器内进行脱水、脱气处理，排除水分和空气后得到脱胶油,脱胶,31,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别离，得到脱酸精油,脱酸,32,要到达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。,化学法通过参加氧化剂或者复原剂与色素反应，从而使颜色消失。,物理法主要以活性白土为吸附剂，或者在活性白土中参加少量活性炭，吸附脱除油脂中的色素。,脱色,33,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粹。,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，然后参加抗氧化剂柠檬酸,脱臭,34,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,加氢,35,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，由于肥皂是一种外表活性剂，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。因而碱液的参加量应遵守“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，防止“溢锅，当皂化率到达95-98%，游离碱小于0.5%时，皂化完成，得到皂胶,皂化,36,盐析：向皂胶中参加食盐或饱和食盐水，使甘油和肥皂别离的过程。该过程可回收甘油，并去掉局部色素和杂质，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，所以与水相别离，甘油则溶于水，从而到达甘油与肥皂别离的目的,盐析,37,进一步洗出肥皂中的甘油,也可以去除一局部色素及杂质.当经皂化盐析后的皂粒的皂化率缺乏时,尚可加碱补充皂化.,洗涤,38,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。碱析就是参加过量的碱液，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，再参加过量的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）,碱析,39,整理是调节皂基中肥皂、水和电解质三者之间的比例，使皂基和皂脚充分别离，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