皂基原料及生產(chǎn)工藝課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,2020/12/7,*,#,3.2 肥皂,肥皂概述,肥皂的制造工藝,肥皂的品種,肥皂的質(zhì)量檢驗(yàn),肥皂的包裝和保管,3.2 肥 皂,制皂的原料,3.2.1肥皂概述,肥皂的概念,肥皂的性質(zhì),制皂的原理,肥皂（RCOOM)是指至少含有8個碳原子的脂肪酸或混合脂肪酸的堿性鹽類的總稱,當(dāng)陽離子M為鈉時，則稱鈉皂，為鉀時則稱鉀皂，以此類推,肥皂的概念,一、水溶性,肥皂在水中水解，呈弱堿性,RCOONa RCOO,+Na,+,RCOO,+H,2,O RCOOH+OH,水解產(chǎn)生的脂肪酸與未水解的肥皂，形成不溶于水的酸性皂，使肥

2、皂水溶液呈現(xiàn)渾濁,RCOOH+RCOONa=RCOOHRCOONa,肥皂的性質(zhì),二、洗滌性,肥皂屬于陰離子表面活性劑，具有洗滌性。但肥皂的脂肪酸碳鏈不同，表現(xiàn)出來的性質(zhì)也有所差異。組成肥皂常見的脂肪酸如表所示,肥皂的性質(zhì),名稱,分子式,熔點(diǎn),碘值,主要來源,月桂酸,肉豆蔻酸,棕櫚酸,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、棕櫚仁油,椰子油、牛脂,棕櫚油、牛脂、米糠油,牛脂,油酸,亞油酸,亞麻油酸,蓖麻醇酸,C,17,H,33,COOH,C,17

3、,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,-,橄欖油、棉籽油、大豆油、米糠油、牛脂、豬脂、魚油、鯨油,棉籽油、大豆油、米糠油,亞麻籽油,蓖麻油,三、肥皂的結(jié)晶性,肥皂與其他長鏈烷烴化合物一樣，具有多晶現(xiàn)象，可分為,四種晶型，各種晶型的生成條件和物理性質(zhì)不同。一般制造條件下，肥皂含水較多，無法生成,相，市售肥皂主要為,這三種晶型,肥皂的晶型在一定條件下形成，也可隨條件的改變而相互轉(zhuǎn)化，如要生產(chǎn)透明皂，肥皂中應(yīng)多含透明的,晶型，,晶型在四個晶型中，具有最佳起泡力

4、、去污力、溶解度以及透明度和結(jié)實(shí)度,肥皂的性質(zhì),一、皂化法：用堿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,制皂原理,二、中和法：將脂肪酸和堿直接反應(yīng)得到肥皂的方法,通常用皂化法的較多,RCOOH,+,MeOH,RCOOMe,+,H,2,O,油脂,合成脂肪酸,堿類,輔助原料與填料,3.2.2肥皂的原料,油脂的概念及類別,由一分子的甘油和三分子的脂肪酸脂化而成，,稱為三脂肪酸甘油脂。,固體油脂,軟性油,月桂酸含量高的油脂,（如：椰子油）,油脂的代用品,肥皂的原料,

5、合成脂肪酸,以石臘為原料經(jīng)氧化制得的高級脂肪酸,肥皂的原料,一、油脂的組成和結(jié)構(gòu),R,1,、R,2,、R,3,相同,單,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,飽和度低,常溫下,液態(tài),油,R基,飽和度高,常溫下,固態(tài),脂肪,油脂,不溶于水,比水輕,想一想,為什么衣服上油漬用酒精比用水易清洗？,因?yàn)橛椭兹苡谟袡C(jī)溶液劑,。,1、組成元素：C、H、O,2、定義：油脂是由多種高級脂肪酸的甘油酯。,3、分類：,4、結(jié)構(gòu)：,二、油脂的化學(xué)性質(zhì),1、油脂的,氫化,加成反應(yīng),C,17,H,33,-C

6、-OCH,2,O,O,C,17,H,33,-C-OCH,2,O,C,17,H,33,-C-OCH,2,+3H,2,催化劑,加熱、加壓,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（油狀）,硬脂酸甘油酯（固態(tài)）,（硬化油）,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,

7、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,硬脂酸鈉,肥皂的有效成分之一,皂化反應(yīng),堿類,主要是氫氧化鈉，其次是碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鉀。其作用是與油脂進(jìn)行皂化反應(yīng)而生成肥皂。,肥皂的原料,輔助原料與填料,松香,硅酸鈉,熒光增白劑,殺菌劑,多脂劑,羧甲基纖維素,著色劑,香料,3.2 肥皂,3.2.3 肥皂的制造,第一階段是制造皂基,第二階段是調(diào)料并加工成型,制造皂基的工藝,中性油

8、皂化法,脂肪酸中和法（油脂先水解生成脂肪酸，然后經(jīng)過蒸餾精制后得到較純凈的脂肪酸，與堿中和生成皂）,大鍋皂化法,連續(xù)皂化法,（,間歇生產(chǎn),）,（,連續(xù)生產(chǎn),）,在美國的油脂制造業(yè)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，而這30%中，大鍋皂化法基本不用，均采用連續(xù)皂化法,在國內(nèi)，大部分皂基仍采用大鍋皂化法生產(chǎn),大鍋皂化法制造皂基的工藝,一、油脂預(yù)處理,二、皂化,三、鹽析,五、堿析,六、整理,四、洗滌,油脂預(yù)處理,一、制皂用油脂,植物油：椰子油、棕櫚油、大豆油、米糠油等,動物油：牛脂、豬脂等,選擇制皂油脂的幾項(xiàng)指標(biāo),相對密度：,反應(yīng)了油脂分子質(zhì)量及黏度的高低,凝固點(diǎn)：,

9、油脂凝固點(diǎn)太高，肥皂易龜裂，泡沫少，去污力差,凝固點(diǎn)太低，肥皂硬度不足，油脂飽和度越高，則凝固點(diǎn)高,皂化值：,指1g油脂完全皂化，所消耗KOH的質(zhì)量，油脂分子量,越高，則皂化值越低,碘值：,油脂分子的雙鍵能與碘加成，由加成反應(yīng)消耗的碘量，可以衡量油脂的不飽和程度,不皂化物：,不皂化物指油脂中所含脂肪酸以外的脂肪成分，如維生素A等，這些物質(zhì)不會中和皂化，以雜質(zhì)狀態(tài)存在于肥皂中，通常其質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不高于1%,酸值：,指中和1g油脂中的游離脂肪酸所需KOH的質(zhì)量（mg),酸值高的油脂制得的肥皂易變質(zhì)、發(fā)汗、發(fā)臭,油脂的皂化值,M為油脂的平均分子量,當(dāng)S已知后，可以求出油脂皂化時所須NaOH的質(zhì)量,油脂

10、是碘值反映出油脂不飽和程度的高低，100g 油脂所消耗碘的質(zhì)量稱為碘值,碘值130 稱為干性油,碘值=100130 稱為半干性油,碘值100 稱為不干性油,干性油不飽和程度高，易氧化生成大分子物質(zhì)，在油表面形成硬膜，它們不適用用制皂。而不干性油如：椰子油、棕櫚油、花生油、牛油、羊油則適合制皂。半干性油只能少量加入到油脂配方中,油脂的碘值,一、傳統(tǒng)的油脂配方主要依據(jù)凝固點(diǎn)、皂化值、碘值這三個 數(shù)值來計算油脂配方?？刂破湓谝欢ǖ姆秶≒63表3.14）,油脂配方,二、現(xiàn)代配方則依據(jù)油脂中各類脂肪酸含量來進(jìn)行。典型的制造油脂配方為牛油80%，椰子油20%。大體可認(rèn)為脂肪酸組成：月桂酸10%，棕櫚酸2

11、5%，硬脂酸15%，油酸40%，這樣一個配方是比較理想的。通過氣相色譜檢測出油脂中各類脂肪酸含量，然后進(jìn)行油脂配制。、,三、在確定一個配方之后，應(yīng)該進(jìn)行小試或中試，以檢驗(yàn)該配方的合理性，然后再投入到大規(guī)模生產(chǎn)中去,油脂是肥皂的主要原料之一，天然動植物油脂中，除了含有三甘油脂肪酸酯之外，還含有不少雜質(zhì)。如：泥沙、料胚粉末、纖維素及其他固體雜質(zhì)，在油脂中呈懸浮或沉淀狀態(tài)，另含有游離的脂肪酸、磷脂、色素、膠質(zhì)、蛋白質(zhì)以及具有特殊氣味的不皂化物等膠狀雜質(zhì)，在油脂中呈溶解或乳化狀態(tài)。為了滿足質(zhì)量要求，必須對油脂進(jìn)行預(yù)處理。要求不同，處理方法也有所差異,油脂預(yù)處理,制普通洗衣皂，油脂預(yù)處理比較簡單，將毛油

12、用蒸汽吹化，再加鹽水除雜，靜置24h，分層得到上層精油，中層水，下層泥角，分別去除泥腳和水，即得到精制油,油脂預(yù)處理,制香皂時，預(yù)處理要求嚴(yán)格，甚至超過一般食用油水平。預(yù)處理的方法包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭4個工序，必要時還必須進(jìn)行加氫處理,油脂預(yù)處理,脫膠是除去油脂中磷脂、蛋白質(zhì)以及其他結(jié)構(gòu)不明的膠質(zhì)和黏液質(zhì)，但不能降低油脂中游離脂肪酸含量。一般采用磷酸來脫膠，毛油先過濾除去泥沙、纖維等不溶雜質(zhì)，再加熱至40-50與磷酸混合，使膠質(zhì)與磷酸進(jìn)行凝聚反應(yīng)，同時去除油中的重金屬離子，然后混合物與熱水混合，凝聚物轉(zhuǎn)入水相，用離心機(jī)分離，重相為膠質(zhì)和水，輕相為油相。油相進(jìn)入真空干燥器內(nèi)進(jìn)行脫水、脫氣處

13、理，排除水分和空氣后得到脫膠油,脫膠,脫酸是除去油脂中的游離脂肪酸?，F(xiàn)代化的制皂法中一般采用連續(xù)堿煉法，通過脫膠皂與堿液短時間的接觸，使得游離脂肪酸與堿生成皂角，然后用高速離心機(jī)進(jìn)行分離，得到脫酸精油,脫酸,要達(dá)到白色香皂的質(zhì)量要求，脫色是必須的。脫色是除去油脂中色素的過程。可以采用物理或者化學(xué)方法進(jìn)行脫色。,化學(xué)法通過加入氧化劑或者還原劑與色素反應(yīng)，從而使顏色消失。,物理法主要以活性白土為吸附劑，或者在活性白土中加入少量活性炭，吸附脫除油脂中的色素。,脫色,天然油脂常有特殊的氣味，無論是牛羊油的膻氣，,還是椰子油的香氣，都會影響外加香味的純正。,通過過熱蒸汽氣提的方法，在高溫高真空度下除去油

14、脂中的氣味物質(zhì)。高真空度保證高溫條件下油脂不被氧化。,經(jīng)過脫臭后的油脂，除了脂肪酸甘油酯外，幾乎所有的有機(jī)揮發(fā)物都被除去了，其中包含的天然抗氧劑也被除去，因而與空氣接觸容易氧化，為了不被氧化，要先冷卻，然后加入抗氧化劑檸檬酸,脫臭,典型的香皂油脂配比為牛羊油80%，椰子油20%，其混合脂肪酸的凝固點(diǎn)約39度左右。但我國的牛羊油產(chǎn)量很少，很難實(shí)現(xiàn)這一配方，因此需用氫化油來代替。,目前國內(nèi)用量最大的是氫化豬油（凝固點(diǎn)56度）和氫化棉籽油等。氫化油統(tǒng)稱硬化油，在制皂廠中，硬化油的加工是一個很重要的輔助車間,現(xiàn)代油脂加氫不僅能使不飽和油脂飽和化，而且具有高度選擇性，能使二烯酸、三烯酸氫化為單烯酸，也能

15、使順式雙鍵酸氫化為反式雙鍵酸。提高油脂的營養(yǎng)和抗氧性,加氫,皂化：指油脂與堿液反應(yīng)生成肥皂和甘油的過程,在大鍋中通入蒸汽，可以增加兩相的接觸面積，同時提供活化反應(yīng)所需的能量。當(dāng)有肥皂生成后，由于肥皂是一種表面活性劑，具有乳化作用，使得反應(yīng)體系變得均勻，加快了反應(yīng)速度。皂化快完成時，因?yàn)榉磻?yīng)物的濃度較低，此時反應(yīng)速度將變慢。因而堿液的加入量應(yīng)遵守“兩頭慢、中間快”的原則。第二階段由于皂化反應(yīng)速度快，而此反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因而要及時調(diào)小蒸汽用量，避免“溢鍋”，當(dāng)皂化率達(dá)到95-98%，游離堿小于0.5%時，皂化完成，得到皂膠,皂化,鹽析：向皂膠中加入食鹽或飽和食鹽水，使甘油和肥皂分離的過程。該過程可

16、回收甘油，并去掉部分色素和雜質(zhì)，得到上層皂粒和下層鹽水廢液,鹽析的原理：肥皂難溶于鹽水，所以與水相分離，甘油則溶于水，從而達(dá)到甘油與肥皂分離的目的,鹽析,進(jìn)一步洗出肥皂中的甘油,也可以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,尚可加堿補(bǔ)充皂化.,洗滌,堿析：排除廢液的上層肥皂中，除含有水分外，還有甘油和若干不皂化物。堿析就是加入過量的堿液，使第一次皂化反應(yīng)中剩余的少量油脂完全皂化，也叫補(bǔ)充皂化,堿析時，先在鹽析皂中加水煮沸后，再加入過量的NaOH溶液，適當(dāng)?shù)胤磸?fù)攪拌后，靜置分層，放出下層的堿析水（可用于下一鍋油脂的皂化中）,堿析,整理是調(diào)節(jié)皂基中肥皂、水和電解質(zhì)三者之間的比例，使皂基和皂腳充分分離，盡量增加皂基的量。,整理時，在堿析后的皂粒中加少量水或堿液，小心謹(jǐn)慎地加熱、攪拌，使其均勻，在鍋中靜置24-40h后，分成兩層，上層為脂肪酸含量較高的肥皂,，,下層為皂腳（含雜質(zhì)較多,色澤深，脂肪酸含量低的肥皂），再次進(jìn)行分離后，將上層的純肥皂經(jīng)過加熱干燥后即為皂基。純皂69%,水分30%,甘油0.4%，食鹽0.5%，雜質(zhì)(如堿等)0.1%,整理,作業(yè)：,請思考制造皂基的步驟