第一節(jié) 肥皂的性質(zhì)及去污原理2

1、n第三章 肥皂第三章第三章 肥皂肥皂n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(xué)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。n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(diǎn)，仍是國內(nèi)洗滌市場的主要用品之一?；瘖y品中的香皂，由于使用方便，去污效果好，價(jià)格便宜，刺激性低，花樣品種多等特點(diǎn)，在國內(nèi)外

2、仍然是重要的皮膚清潔用品。第一節(jié)第一節(jié) 肥皂的性質(zhì)及去污原理肥皂的性質(zhì)及去污原理n一、肥皂的性質(zhì) n (1) 多晶性多晶性n (2) 吸濕性吸濕性：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(qiáng)，吸濕性也越強(qiáng)；如果碳鏈長度一樣，具有雙鍵的肥皂分子吸濕性要強(qiáng)一些。n（3）水解性）水解性 肥皂肥皂 溶于水后，部分肥皂溶于水后，部分肥皂n水解，其過程如下：水解，其過程如下：n nRCOONa RCOO- Na+nRCOO- H2O RCOOH OH-n n （4）去垢性）去垢性二、肥皂的去污原理二、肥皂的去污原理 n肥皂是長鏈脂肪酸的鈉鹽或鉀鹽

3、，是由天然油脂在堿性條件下水解得到的。n肥皂的去污原理是因?yàn)殚L鏈脂肪酸鈉鹽（或鉀鹽）結(jié)構(gòu)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。n 第二節(jié)第二節(jié) 皂基的制備方法皂基的制備方法n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、中性油脂皂化一、中性油脂皂化 n皂基制備的基本原理n皂化法是將油脂與堿直接進(jìn)行皂化反應(yīng)而制取皂基，可用以下化學(xué)反應(yīng)式表示：nCH2OOCR1 n CH2OOCR2 + 3NaOH n CH2OOCR3 一、中性油脂皂化一、中性油脂皂化 n1、沸煮法 (國內(nèi)肥皂廠基本上都用此法煮皂)n(1)

4、皂化皂化 皂化也稱堿化,是油脂與堿液起反應(yīng)生成肥皂及甘油的過程,皂化操作完成時(shí)肥皂呈微堿性。當(dāng)皂化率達(dá)到95%左右時(shí)，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(huì)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。n皂化時(shí)加入一定量的肥皂，能加快皂化速率n（2）鹽析）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(gè)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(gè)特性使兩者分離。通過鹽析可去除一部分色素及雜質(zhì)，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

5、含有少量的堿.雜質(zhì).水溶性色素及肥皂等。n（3）洗滌洗滌 洗滌是為了進(jìn)一步洗出肥皂中的甘油，也可去除一部分色素及雜質(zhì)。當(dāng)經(jīng)皂化鹽析后的皂粒的皂化率不足時(shí)，尚可加堿補(bǔ)充皂化。n（4）堿析）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(shí)進(jìn)一步洗出肥皂中的甘油，并可去除一部分色素及雜質(zhì)。堿析去除色素及雜質(zhì)的效果比鹽析為優(yōu)。n（5）整理）整理2.連續(xù)煮皂法連續(xù)煮皂法 n由于用沸煮煮皂周期長,蒸汽耗用量大以及勞動(dòng)強(qiáng)度高,所以發(fā)明了連續(xù)煮皂法，在工業(yè)上正式應(yīng)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。n現(xiàn)以世界上用得較多的阿爾法-拉伐爾n連續(xù)皂化法n阿爾法-拉

6、伐爾“離心純化”連續(xù)煮皂法n是封閉、全自動(dòng)的。全過程分為由皂化、洗滌及整理三個(gè)階段。它的工藝流程如圖3-2所示。n1皂化階段n油脂及28NaOH溶液分別經(jīng)過過濾器和加熱器加熱到預(yù)定溫度后，進(jìn)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。n操作時(shí)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(yīng)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(jìn)入皂化塔，即能均勻地分散，大大加快皂化反應(yīng)的速度。堿液由塔底部進(jìn)入，油脂由塔中部進(jìn)入，通過混合泵P12的作用，使油脂與堿很快地反應(yīng)，在2min之內(nèi)皂化率可達(dá)99.8，當(dāng)反應(yīng)混和物離開塔頂

7、時(shí)，皂化率可達(dá)99.5，而游離堿僅0.2左右。2洗滌階段洗滌階段n在洗滌階段中用鹽水洗去肥皂中的甘油。一般進(jìn)行24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(jìn)入恒位槽CL21和混合器MP1，在混合器中與水混合，將鹽水調(diào)到適當(dāng)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(jī)S21送來n皂粒也同時(shí)進(jìn)入，在混合器中混合均勻后進(jìn)入離心機(jī)S22進(jìn)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(jī)S

8、21，分出廢液和肥皂，廢液用于回收甘油，肥皂則進(jìn)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(huì)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。n3整理階段二二 脂肪酸中和法脂肪酸中和法n 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。n第三節(jié) 常用皂類的生產(chǎn)工藝 n n（）洗衣皂的組分n洗衣皂(Household soap)的主要成分是脂肪酸鈉，根據(jù)洗衣皂的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 8ll87），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

9、達(dá)到70以上。除脂肪酸鹽外，為了改進(jìn)肥皂的性能，提高去污能力，調(diào)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(shí)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）洗衣皂生產(chǎn)工藝n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(shè)備不同，主要洗衣皂按其加工設(shè)備不同，主要可分為以下幾種?？煞譃橐韵聨追N。 （1）冷框皂）冷框皂 （俗稱冷桶皂俗稱冷桶皂） （2）冷板車皂

10、）冷板車皂 （3）香皂工藝的研壓皂）香皂工藝的研壓皂 （4）真空干燥冷卻皂真空干燥冷卻皂下面對目前國內(nèi)比較普遍采用的冷下面對目前國內(nèi)比較普遍采用的冷板車生產(chǎn)工藝及真空冷卻生產(chǎn)工藝板車生產(chǎn)工藝及真空冷卻生產(chǎn)工藝進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹。進(jìn)行比較詳細(xì)的介紹。n1 冷板車生產(chǎn)工藝n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。n填料、香精 n n皂基 調(diào)和 冷凝 切塊 烘涼 打印 裝箱 成品nn（1）調(diào)和調(diào)和 目前廣泛采用泡花堿為洗衣皂的填充料。n（2）冷凝冷凝 肥皂的冷凝是在冷板車中進(jìn)行的。n（3）切塊切塊、烘涼烘涼和打印打印。n（4）裝箱裝箱 打好印的肥

11、皂，隨即裝入箱中。2.真空冷卻生產(chǎn)工藝真空冷卻生產(chǎn)工藝n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(shí)現(xiàn)連續(xù)化。n（1）配料配料 在真空冷卻生產(chǎn)工藝流程中有兩只調(diào)缸，一只用于配料，另一只用于中間貯存。n 在配料調(diào)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(diào)成均勻的懸浮液后加入。為了縮短配料的時(shí)間，在皂化皂用酸的同時(shí)，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(jì)。問題（每次配料完畢，化驗(yàn)一次脂肪酸及游離堿含量）n（2）真空冷卻真空冷卻 在真空冷卻室中維持一定的真空度，肥皂進(jìn)入真空冷卻室后進(jìn)行絕

12、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(shí)相應(yīng)的水的沸點(diǎn)。n（3）切塊、烘涼、打印及裝箱切塊、烘涼、打印及裝箱n二、香皂二、香皂（一）香皂應(yīng)具備的性質(zhì)n香皂(Toilet soap)是常用的人體清潔用品，對其質(zhì)量的要求高于洗衣皂，一般應(yīng)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(xì)密而穩(wěn)定的泡沫。（5）洗凈力適當(dāng)，使用后皮膚感覺良好，洗后留幽香。（二）香皂生產(chǎn)工藝（二）香皂生產(chǎn)工藝n香皂的生產(chǎn)都采用研壓工藝，其工藝流程如圖3-7所示。n 填料、香精、著色劑、 n 抗氧

13、劑n皂基 干燥 拌料 研磨 真空壓條 打印 冷卻 包裝 成品n1.干燥干燥 由皂鍋或連續(xù)煮皂設(shè)備所生產(chǎn)的皂基,其脂肪酸含量為62%-63%,相應(yīng)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(jìn)行干燥。目前國內(nèi)有熱空氣干燥、真空干燥、常壓干燥三種方法。n（1）熱空氣干燥）熱空氣干燥 n這種干燥設(shè)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。n（2）真空干燥香皂皂片）真空干燥香皂皂片 n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 n常壓干燥的設(shè)備比真空干燥簡單，

14、投資省、建造快；操作簡便，無需控制真空，調(diào)換品種方便；消除了令人討厭的皂粉問題，杜絕了浪費(fèi)，改善了操作條件，無需因設(shè)備被皂粉阻塞而停產(chǎn)進(jìn)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.攪拌攪拌n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。n（1）抗氧劑抗氧劑 肥皂由于它的脂肪酸部分會(huì)自動(dòng)氧化，置久后酸敗、變色，因此需加入一定量的抗氧化劑 n（2）香精香精n（3）著色著色n（4）殺菌劑殺菌劑n（5）多脂劑多脂劑n（6）鈦白粉鈦白粉3.研磨研磨 n攪拌機(jī)中出來的加有各種添加物的香皂，需進(jìn)一步通過研磨，以使混合均勻，同時(shí)也可以以改變香皂的品相，有利于相的生產(chǎn)

15、，而增加成皂的泡沫等。n4.真空壓條真空壓條n5.打印、冷卻和包裝打印、冷卻和包裝三、透明皂三、透明皂n1. 透明皂（Transparent soap）呈透明狀，具有晶瑩剔透的外觀。據(jù)McBain的研究，透明皂的結(jié)晶非常微細(xì)，其微細(xì)程度小于可見光的波長，因此光線能透過。 2. 透明皂生產(chǎn)工藝透明皂生產(chǎn)工藝n 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(dá)到透明的，稱“研壓法”透明皂。n“加入法”制的透明皂與“研壓法”制的透明皂相比，不但價(jià)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

16、壓法”所制的肥皂價(jià)格相對較低，且質(zhì)量好，深受消費(fèi)者的歡迎。（1）“加入物法加入物法”透明皂透明皂n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(yīng)無鈣，如早制造過程中能使用軟水，則更為適合。（2）“研壓法研壓法”透明皂透明皂n國內(nèi)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、藥皂四、藥皂n在歷史上肥皂很早就應(yīng)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

17、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)第四節(jié) 肥皂的質(zhì)量問題分析肥皂的質(zhì)量問題分析n肥皂在我國是一種傳統(tǒng)的洗滌用品，除了應(yīng)該具有一定的硬度、耐用度和去污能力以外，外觀質(zhì)量也十分重要。比如冒白霜、有軟白點(diǎn)、開裂、糊爛、酸敗等均給消費(fèi)者一種質(zhì)量低劣的印象。以下對這幾種質(zhì)量問題進(jìn)行討論。一、控制肥皂冒霜一、控制肥皂冒霜 （肥皂冒霜是（肥皂冒霜是一個(gè)維持平衡的過程）應(yīng)控制以下一個(gè)維持平衡的過程）應(yīng)控制以下條件：條件：n1.控制無機(jī)電解質(zhì)含量n2.控制低級脂肪酸的含量二、控制肥皂上形成二、控制肥皂上形成“軟白點(diǎn)軟白點(diǎn)”n真

18、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(zhì)的區(qū)別，肥皂皂基進(jìn)入真空室后，經(jīng)過閃蒸制冷，達(dá)到水分的揮發(fā)，一方面達(dá)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(dá)到了冷卻的目的。爾后，經(jīng)過螺旋壓條機(jī)研磨擠壓成型。由于這一過程以及設(shè)備的復(fù)雜性，因此存在許多使皂體產(chǎn)生“軟白點(diǎn)”的因素。n1.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(diǎn)的直接原因。n n2.工藝原因n3.設(shè)備方面原因三、控制肥皂開裂和粗糙三、控制肥皂開裂和粗糙n在配方中泡花堿濃度過高，皂基內(nèi)電解質(zhì)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(zhì)能力較差，都易造成開裂。四、控制肥皂四、控制肥皂“冒汗冒汗”n“冒汗”是指肥皂冒水或冒油。n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的。n肥皂的冒汗會(huì)引起肥皂水解，進(jìn)而產(chǎn)生酸敗。防止肥皂冒汗，宜采取下