Основные процессы мыловарения и сырье, применяемое в них

Для мыловарения еще недавно применяли главным образом твердые животные жиры – говяжье и баранье сало – и несколько реже – свиное сало. Эти жиры, однако, являются высококачественными пищевыми продуктами, поэтому для производства мыла в настоящее время применяют преимущественно твердые жировые продукты, получаемые при переработке менее ценных жидких жиров. Эти твердые жиры, называемые саломасом, получают в процессе гидрогенизации жидких растительных масел и рыбьих жиров. На переработку в саломас идут хлопковое, подсолнечное и другие растительные масла.

Процесс гидрогенизации жидких жиров состоит в обработке их водородом в присутствии катализаторов. Ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав жидких жиров, присоединяя водород по месту двойных связей, превращаются в насыщенные жирные кислоты, и жидкий жир преобразуется в твердый.

Выпускается саломас пищевой и технический. Пищевой саломас отличается более высоким качеством и идет на приготовление маргарина; технический саломас является сырьем для производства твердых хозяйственных и туалетных мыл.

Соапсток – побочный продукт жировой промышленности, получаемый при щелочном рафинировании (очистке) жиров и масел, а также пищевого саломаса, является другим важнейшим видом сырья для производства мыла.

Соапсток состоит в основном из частично омыленного и нейтрального жиров. В его состав могут входить также белковые, красящие и другие вещества, которые перед варкой мыла удаляют соответствующей очисткой.

В качестве жирового сырья для мыловаренной промышленности применяют также твердые растительные жиры (пальмовое и кокосовое масла), используемые в производстве туалетных мыл, жидкие растительные масла (льняное, подсолнечное и др.) – для мазеобразных мыл.

Сыры животного и растительного происхождения заменяют синтетические жирные кислоты, нафтеновые и смоляные кислоты.

Синтетические жирные кислоты получаются путем окисления твердых парафиновых углеводородов, выкипающих при температуре 320-450 °С и содержащих в молекуле от 10 до 36 углеродных атомов.

Нафтеновые кислоты, отличающиеся от жирных кислот своим циклическим строением, содержатся в нефти и нефтепродуктах. При щелочной очистке последних образуются мазеобразные нафтеновые мыла, называемые мылонафтом. Мылонафт состоит из смеси натриевых солей нафтеновых кислот и хорошо растворим в воде. Он в небольших количествах добавляется к хозяйственному мылу.

При обработке мылонафта серной кислотой выделяются свободные кислоты в виде густого маслообразного продукта, называемого асидолом. Асидол применяется в мыловарении вместо мылонафта. Чрезмерное добавление мылонафта и асидола ухудшает качество мыла (повышаются мягкость, истираемость и расход мыла).

Смоляные кислоты применяют для мыловарения в виде канифоли, получаемой из живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, которые с щелочами дают растворимые мазеобразные мыла, обладающие хорошей пенообразующей и моющей способностью. Из жирового сырья при добавлении канифоли получаются мыла с повышенным пенообразованием. Присутствие канифоли, кроме того, задерживает прогоркание мыла, наблюдающееся при длительном хранении его в теплом и сыром помещении. Это свойство обусловлено более активным связыванием кислорода воздуха смоляными кислотами.

В качестве неорганического сырья в мыловарении для омыления нейтральных жиров и нейтрализации жирных кислот применяют в основном едкий натр NaOH (каустическая сода, каустик) и кальцинированную соду Na2CO3, а для специальных сортов мыла также гидрат окиси калия КОН и углекислый калий К2СО3 (поташ).

При изготовлении некоторых моющих средств добавляют жидкое стекло, представляющее собой раствор полисиликатов натрия. Его назначение – смягчение жесткости воды.

Для повышения твердости и понижения истираемости мыла иногда добавляют специальные моющие глины (кил, мыловку и др.).

Основные процессы мыловарения.

В результате омыления жиров щелочными реагентами и нейтрализации жирных кислот образуется клеевое мыло. Для его получения применяют два основных способа: горячее омыление жирового сырья едкими щелочами и нейтрализацию жирных кислот кальцинированной содой (карбонатный способ).

Горячее омыление осуществляют в открытых котлах с расплавленной жировой смесью, постепенно добавляя водный раствор едкой щелочи. Варка при температуре 100-104 °С с перемешиванием продолжается в течение 5-10 час. При этом происходит омыление жиров и нейтрализация образующихся жирных кислот с образованием мыла и глицерина.

Способ горячего омыления жиров имеет существенные недостатки: не используется глицерин, получающийся при расщеплении жиров, а для омыления требуются дорогостоящие едкие щелочи. Поэтому чаще для варки хозяйственного мыла применяют расщепленные жиры.

При нагревании в присутствии минеральных кислот жиры расщепляются на жирные кислоты и глицерин, которые отделяют друг от друга. Безреактивное расщепление жиров может осуществляться под давлением и при повышенной температуре.

Получение мыла карбонатным способом ведется в открытых котлах при постепенном приливании жирных кислот к раствору кальцинированной соды. Так как в расщепленных жирах имеется некоторое количество (5-7%) нерасщепленного жира, который кальцинированной содой не омыляется, в конце варки добавляется небольшое количество едкой щелочи.

Охлажденное твердое клеевое мыло содержит 40-47 % жирных кислот (в виде натриевых солей). Его нарезают на куски. Для улучшения качества мыла в мыльный клей добавляют некоторое количество кальцинированной соды, поташа, жидкого стекла и других вспомогательных веществ, которые повышают твердость мыла, способствуют смягчению воды, усиливают моющее действие.

Высаливание – процесс, необходимый для получения высших сортов хозяйственного или туалетного мыла. В кипящий мыльный клей добавляют определенное количество электролита (поваренной соли), вследствие чего он расслаивается. Всплывшая концентрированная мыльная масса (ядро), называемая ядровым мылом, отделяется от солевого раствора. Этот процесс повышает концентрацию мыла (выделяется часть воды и глицерин) и очищает его от красящих и белковых веществ и других загрязнений. Полностью высоленное ядровое мыло содержит 60-63% жирных кислот.

Пилирование – это дальнейшее повышение содержания жирных кислот путем подсушивания мыла и перетирания его на пилирных машинах, состоящих из трех-четырех притертых друг к другу валов, вращающихся с разной скоростью. При пилировании улучшается структура мыла.

Подсушенная и перетертая стружка мыла спрессовывается на шнековых прессах, из которых выходит в виде брусков. Бруски далее разрезаются на куски и штампуются.

Пилирование применяется при изготовлении высших сортов твердого хозяйственного мыла, содержащего до 72-76% жирных кислот и имеющих более плотную структуру. Пилированное мыло является основой для туалетных мыл. Оно используется также для изготовления мыльных порошков.

Производства туалетного и хозяйственного мыла сходны, но для туалетного мыла используют лучшие по качеству жиры, свободную щелочь при варке нейтрализуют добавлением жиров или жирных кислот. Добавляются оптические отбеливатели, спермацет и ланолин для смягчения кожи и улучшения пенообразования. К мыльной стружке добавляют красители и парфюмерную композицию.