Производство мыла

ЖИРОВОЕ СЫРЬЕ

Общие требования к качеству жирового сырья. Требования к качеству жирового сырья зависят от вида и сорта вырабатываем мого мыла. Наиболее высокие требования к цвету, запаху и со­держанию посторонних примесей предъявляются к сырью, исполь­зуемому для выработки туалетного мыла. Переход к непрерывным- методам варки и увеличение выпуска светлых концентрированных хозяйственных мыл сопровождаются повышением требований к. качеству применяемых в производстве сырья и материалов.

Цвет сырья оказывает большое влияние на цвет готового' мыла. Из темного жирового сырья, как правило, получается тем­ное, а иногда даже темно-коричневое мыло.

Запах жирового сырья удерживается не только самим' мылом, но и способен передаваться от мыла к ткани и коже. Не исчезает в мыле запах окисленных растительных масел (олифи - стый запах) и сильно прогоркших жиров. Трудно удаляется спе­цифический запах плохо очищенных синтетических жирных кислот.

Пр и м е с и в сырье могут быть в виде неомыляемых веществ, механических вкраплений и воды.

В жирах и маслах, особенно в утильных жирах, жирсодержа­щих отходах и жирозаменителях, растворено некоторое количества восков, слизей, красящих веществ, продуктов глубоких химических изменений жирных кислот и др. Эти вещества не вступают в реак­цию с щелочами и не образуют мыла, поэтому их называют неомыляемыми веществами. Они являются балластом, ухудшаю­щим качество мыла.

В жирах и маслах также часто содержатся механические при­меси, которые попадают в них в процессе извлечения из семян или - жироносной ткани. При хранении эти примеси обычно выпадают в ■ осадок. Чем больше механических примесей, как и неомыляемых веществ, тем ниже качество сырья.

При варке мыла часть механических примесей удаляется с подмыльным щелоком, что увеличивает безвозвратные потери сы­рья; другая часть остается в мыле, ухудшая его качество.

В товарных жирах и маслах в зависимости от вида и сорта содержится от 0,15 до 1,5% воды. Это прямые потери для произ­водства. Поэтому количество влаги, содержащейся в жировом сырье, определяют и учитывают отдельно как при ведении техно­логического процесса, так и при составлении отчета о расходе сырья.

Установлено, что наилучшим видом сырья для получения мыла, обладающего высоким моющим действием, являются жиры и мас-

..ла, содержащие в своем составе пальмитиновую, миристиновую,

Олеиновую и лауриновую кислоты.

Стеариновая кислота, содержащаяся в твердых жирах, хотя и дает твердые мыла, обладающие хорошей моющей способностью, но вследствие плохой растворимости в холодной и теплой воде и недостаточной пластичности применяется в жировой рецептуре лишь в смеси с другими жирными кислотами.

Животные жиры. При выработке мыла наибольшее применение находят говяжий, бараний, свиной и костный топленые жиры. Их иногда называют животным салом.

Топленые животные жиры являются высококачественным жи­ровым сырьем для выработки всех видов и сортов мыла. Однако ;из-за ограниченности ресурсов и высокой цены их применяют пре­имущественно для производства туалетных мыл.

Технические животные жиры, получаемые из сырья, не отве­чающего требованиям на пищевые продукты, из отходов клееже­латинового производства, а также от кожевенного, костно-мучного и других, как правило, имеют темный цвет, высокое кислотное •число и содержат значительное количество различных примесей. Их применяют при выработке хозяйственного мыла, а также после тщательной очистки в рецептурах низших сортов туалетного мыла.

В говяжьем, бараньем, гидрированном свином и костном жирах содержится от 40 до 60% насыщенных жирных кислот, из них ■около 50% пальмитиновой и от 36 до 55% олеиновой кислоты, благодаря чему эти жиры являются хорошим и почти взаимоза­меняемым сырьем для мыловарения. Лучшим из них все же счи­тается говяжий жир. Свиной топленый жир, содержащий до 8% линолевой и около 2% высоконенасыщенных линоленовой и ара - хидоновой кислот, из-за их быстрого окисления и прогоркания применяется в мыловарении ограниченно.

Жиры морских животных и рыб в мыловарении используются главным образом в гидрированном виде, так как содержащиеся в них ненасыщенные жирные кислоты имеют неприятный рыбный запах, передающийся сваренному из них мылу и длительно удер­живающийся выстиранной тканью. Гидрированный китовый жир (китовый саломас) наряду с высокомолекулярными жирными кислотами содержит значительное количество миристиновой и пальмитиновой кислот, что делает его допустимым компонентом жировой рецептуры туалетных мыл. Гидрированный кашалотовый жир (кашалотовый саломас) благодаря содержанию в нем восков и лауриновой и миристиновой кислот применяется при варке спе­циального мыла для мытья им в морской воде. Гидрированные жирные спирты, выделяющиеся при омылении восков (спермаце­та), усиливают эмульгирующую и моющую способность мыла в жесткой и морской воде, увеличивают пластичность мыла при пилпровании и уменьшает раздражающее действие низкомолеку­лярных мыл на кожу.

Жирные кислоты кашалотового жира благодаря содержанию в

Лих относительно большого количества лауриновой, миристиновой и ненасыщенных, с одной двойной связью, жирных кислот,(С12—С]8) являются хорошим сырьем для варки жидкого туалет­ного мыла. Кроме того, их можно применять при выработке 78— •80%-ного туалетного мыла для снижения титра жировой смеси.

Растительные масла. Среди растительных масел, применяемых для выработки мыла, различают две основные группы: масла, находящиеся при комнатной температуре в твердом состоянии, и масла жидкие при этой температуре.

К твердым растительным маслам относятся кокосовое, пальмо - адровое и пальмовое масла. Наиболее ценными являются кокосо­вое и пальмоядровое, содержащие до 52% лауриновой кислоты и до 19% миристиновой. Ввод в жировую рецептуру мыла кокосово­го или пальмоядрового масел обеспечивает создание нужной ■пластичности мыла при его механической обработке. Практикой установлено, что при выработке туалетного мыла с содержанием 74—75% жирных кислот минимальный ввод кокосового масла составляет 5—7% от жировой смеси; для выработки более кон­центрированных мыл (78—80%) ввод кокосового масла повышает­ся до 20—25%-

Недостатком этой группы масел как сырья для туалетного мыла является содержание в них низкомолекулярных кислот (С6—Се). Это служит причиной ограниченного применения коко­сового масла в рецептурах туалетных мыл (не более 25%).

Пальмовое масло по своему жирнокислотному составу прибли­жается к животным жирам и является хорошим сырьем для туа­летного мыла.

Твердые растительные масла получают из импортного сырья и поэтому применяются они в производстве в ограниченном количе­стве и только при выработке туалетных мыл. Обычно их заменяют хорошо очищенными синтетическими жирными кислотами фрак­ции Сю—Сю-

Жидкие растительные масла — подсолнечное и соевое — не вводят в состав твердых туалетных мыл из-за наличия в них значительных количеств высоконенасыщенных жирных кислот. По этой же причине в рецептуру твердых хозяйственных мыл их добавляют в размере не более 15—30%. В то же время они при - тодны для варки всех видов жидких хозяйственных и туалетных мыл, а также мазеобразных хозяйственных и промышленных мыл.

Только в состав хлопкового масла входит до 30% насыщенных кислот, в основном пальмитиновой. Поэтому в производстве мыла - ^хлопковому маслу следует отдать предпочтение перед другими жидкими растительными маслами.

Саломас. Для того чтобы из жидких масел и жиров получить твердые жиры с преобладающим содержанием насыщенных кис­лот, масла в определенных условиях обрабатывают водородом. Этот процесс называется гидрогенизацией. Получающиеся при этом жиры называют гидрированными жирами или саломасом.

К названию саломаса присоединяют наименование жира, из ко­торого он получен, например: подсолнечный саломас, хлопковый саломас, китовый саломас и т. д.

В процессе гидрогенизации в молекулах ненасыщенных жирных кислот восполняется недостаток водорода и они превращаются в насыщенные. ■ Так, олеиновая кислота, присоединяя два атома водорода, переходит в стеариновую. Для того чтобы насытить - линолевую кислоту, она должна присоединить четыре атома во­дорода, а линоленовая — шесть и т. д. Чем больше водорода при­соединяется к ненасыщенным жирным кислотам, тем выше тем­пература плавления и титр гидрированных жиров и ниже их йодное число.

В практике промышленной гидрогенизации жиров не все нена­сыщенные жирные кислоты переводят в насыщенные. Процесс" прекращают, когда жир приобретает необходимую температуру плавления, титр и соответствующее йодное число.

Так, для производства хозяйственного мыла гидрогенизацию*

Ч масел ведут до титра 46—50°С, а для производства туалетного - мыла — до 39—43°С. Йодное число у первого саломаса понижает­ся до 50—55, а у второго — до 60—65 мг Лг.

При гидрогенизации образуется некоторое количество изоолеи- новых кислот, у которых двойная связь находится не у 9—10 ато­мов углерода, а в разном положении относительно карбоксила. Изоолеиновые кислоты отличаются от нормальной олеиновой кислоты некоторыми 'свойствами, в частности титром и температу­рой плавления. Моющее действие натриевых мыл изоолеиновых кислот ниже, чем нормальной олеиновой кислоты, поэтому ввод гидрированного жира (саломаса), содержащего значительное количество изоолеиновых кислот, в рецептуру мыла, особенно­туалетного, стараются ограничить. Мыла из олеиновых кислот затрудняют механическую обработку и ухудшают товарный вид готового мыла. При содержании изоолеиновых кислот в жировой смеси более 5% бруски мыла имеют матовую полосатую поверх­ность, непластичны, при изгибе растрескиваются и разламы­ваются.

В последние годы освоен метод гидрогенизации жирных кислот, выделяемых из отходов, например из соапстоков, что позволяет сократить расход пищевых растительных масел на производство’ хозяйственного мыла.

Природные жирные кислоты. Для получения всех видов мыла на большинстве заводов используются не жиры, а жирные кисло­ты, получающиеся в результате расщепления жиров и масел. Содержащийся в жирах и маслах (в триглицеридах) глицерин- является ценным веществом, поэтому рационально поставленное производство мыла предусматривает обязательное и максималь­ное извлечение глицерина из жиров, направляемых на мылова­рение.

При выработке мыла из жиров, не подвергавшихся предвари­тельному расщеплению, глицерин выделяется при омылении и

■переходит в водный раствор. Основная его 'масса может быть отделена от мыла. Однако при существующих ‘Методах прямого омыления жиров потери глицерина резко возрастают и выход его уменьшается. Кроме того, снижается качество глицерина, так как вместе с ним в раствор переходит большое количество разнооб­разных примесей.

Поэтому метод прямого омыления жиров применяется лишь па отдельных предприятиях, вырабатывающих высшие сорта свет­лых туалетных мыл. Основная же масса жиров и масел, на­правляемых на мыловарение, подвергается предварительному расщеплению.

Для расщепления жиров на предприятиях применяют два ме­тода — контактный и безреактивпый в автоклавах.

Из-за темного цвета реактива, используемого при контактном ■методе, и длительного кипячения в открытых аппаратах в присут­ствии серной кислоты жирные кислоты темнеют и становятся не­пригодными для производства туалетного и светлых сортов хозяй­ственного мыла. Глицерин также получается загрязненным раз­личными примесями. Поэтому контактный метод расщепления •сохранился лишь на немногих старых заводах.

На большинстве мыловаренных заводов жиры расщепляют ■более прогрессивным безреактивным методом. Жирные кислоты в процессе расщепления в автоклавах почти не темнеют, и их можно применять для выработки всех видов мыл, при этом улучшается качество и повышается выход глицерина.

Процесс расщепления жиров обычно не доводят до конца, а прерывают при глубине расщепления 92—96%. Поэтому в смеси жирных кислот, поступающих в мыловаренный цех после расщеп­ления, всегда содержится 4—8% нерасщепленного (нейтрального) жира.

В производственной практике расщепленные жиры обычно .называются жирными кислотами.

Теоретический выход жирных кислот при расщеплении различ­ных жиров и масел колеблется от 95,5 до 96%. На практике для расчетов принимают средний выход жирных кислот 95%. При расщеплении кокосового и пальмоядрового масел выход всех жир­ных кислот принимается равным 94,2—94,5%, а за вычетом водо­растворимых низкомолекулярных жирных кислот — 90—92%.

Цвет получающихся жирных кислот зависит от цвета исход­ного жира. Для различных наименований и сортов растительных ада сел и животных жиров он колеблется от желтого до коричне­вого. При расщеплении рапсового или соевого масла жирные кислоты имеют зеленый оттенок, а черного хлопкового масла и животного технического жира III сорта — темно-коричневый. При расщеплении саломаса получаются жирные кислоты от свётло - желтого до желтого цвета. В последние годы на некоторых пред­приятиях расщепляют жиры, содержащиеся в соапстоках. Цвет смеси жирных кислот не регламентируется; часто она имеет тем­но-коричневую окраску. Для повышения качества готовой продук*
ции темные жирные кислоты перед вводом в мыло подвергают дистилляции. Дистиллируют также жирные кислоты саломаса и животных жиров, используемые для выработки светлых сортов туалетных мыл. Так как при дистилляции испаряются только жирные кислоты, а нейтральный жир и разнообразные нелетучие примеси почти не перегоняются, то в результате этой операции жирные кислоты освобождаются от большинства примесей, в том числе и от темноокрашенных веществ. Дистилляция жирных кис­лот, полученных из темноокрашенных жиров и масел, дает воз­можность использовать их при выработке светлых сортов хозяй­ственного мыла.

Замечено, что при хранении дистиллированных жирных кислот они несколько темнеют.

Синтетические жирные кислоты (СЖК). Синтетические жирные кислоты получают путем окисления нефтяного парафина кислоро­дом воздуха. При этом получается смесь кислот, содержащих в молекуле от 1 до 30 атомов углерода. Эту смесь разделяют на разные фракции. Для мыловарения готовят две фракции.

В первую фракцию входят в основном кислоты, содержащие в молекуле от 10 до 16 атомов углерода. Ее называют иногда ко­косовой фракцией и применяют в рецептуре мыл вместо кокосо­вого масла; часто ее обозначают как С10—С«.

Примерный состав синтетичесяих жирных кислот в первой фракции (в %) сле­дующий:

4,8—7,0 22,3—26,8

47.7— 48,9

30.7— 34,4 17,0—20,4

Вторая фракция синтетических жирных кислот содержит в ос­новном кислоты с 17—20 атомами углерода в молекуле, ее обозна­чают как С17—С2о, называют саломасной фракцией и применяют в рецептурах мыла взамен саломаса.

Примерный состав синтетических жирных кислот во второй фракции (в %):

	27—41,8 22,7—24,7 43,9—49,7 14,3—25,2

В отличие от природных жирных кислот в молекулах синтети­ческих кислот может 'содержаться как четное, так и нечетное число углеродных атомов.

Существенным недостатком первой фракции СЖК является присутствие в ней в виде примесей 4—5% низкомолекулярных кислот С5—Сд, натриевые соли которых не обладают моющим действием: они хорошо растворяются в воде и подмыльном щелоке и не высаливаются даже насыщенным раствором поваренной соли. По этой причине они удаляются с подмыльным щелоком и практи­чески теряются.

Вторая фракция СЖК (С17—С20), так называемая саломасная, часто содержит повышенное количество неомыляемых веществ и других примесей, в том числе таких, которые сообщают кислотам неприятный запах.

Несоблюдение условий перевозки и хранения синтетических жирных кислот вызывает их потемнение. Перевозка или хранение в стальных резервуарах или цистернах сопровождается попадани­ем в них железа, ухудшающего цвет кислоты.

Жирсодержащие отходы. В процессе получения и (переработки жиров и масел получаются разнообразные жирсодержащие от­ходы— соапстоки, фузы, отработанные отбельные глины, лову - шечный жир и другие, используемые в мыловарении. Кроме жиров они содержат большое количество различных примесей, как пра­вило, окрашенных в темный цвет; многие из них имеют неприят­ный запах. Хозяйственное мыло, сваренное из таких отходов, получается темного цвета с неприятным запахом. Поэтому жирсо - держащие отходы необходимо очищать — удалять посторонние примеси. Наиболее эффективным методом очистки являются вы­деление и (последующая дистилляция содержащихся в них жирных кислот.

С о ап ст о к — отход, получающийся при очистке масел и жи­ров растворами щелочей. В его состав входят мыло, нейтральный жир и различное количество 'воды. Кроме того, в соапстоки из очищаемых жиров переходят разнообразные слизи, белки, соли, красящие и другие вещества.

■Состав и другие свойства соапстока зависят от ’вида и сорта рафинируемого жира и метода ведения технологического процесса. Сравнительно светлый еоапсток получается от рафинации (пище­вого саломаса на маргариновых заводах. При рафинации черного хлопкового масла в соашсток переходит темноокрашенное ядови­тое вещество—госсшюл; такой еоапсток имеет очень темный, иногда даже черный цвет.

Соапстоки отличаются один от другого содержанием мыла и нейтрального жира, воды и примесей. Поэтому до начала обра­ботки соапстока необходимо иметь данные о его составе.

Фузы представляют собой хлопьевидный осадок, образующий­ся при хранении сырых (нерафинированных) растительных масел в резервуарах или отделяющийся на фильтр-прессах и центрифу­гах при первичной очистке масла. В этом осадке содержится от 65 до 85% жира, остальное приходится на различные примеси, среди них: обрывки растительных клеток, фосфатиды, белковые, смоли­стые и слизистые вещества, вода и др.

Фузы имеют темный цвет и неприятный запах, усиливающийся при хранении вследствие разложения белковых веществ.

При использовании в мыловарении жиров, содержащихся в фузах, их необходимо тщательно очищать и освобождать от при­месей.

Отработанные отбельные глины кроме красящих веществ глины поглощают и значительное количество жиров. Эти глины применяют для осветления и отЬеливаиия растительных масел и животных жиров. В зависимости от вида используемых глин и метода их удаления из осветляемых жиров и масел отра­ботанные глины содержат от 20 до 40% жира; остальной осадок представляет собой довольно плотную минеральную массу.

Использовать без предварительной обработки отработанные отбельные глины на мыловаренных заводах весьма трудно. Поэто­му более рационально из них. предварительно извлекать жир и; затем этот жир отправлять на мыловаренные заводы.

В настоящее время на некоторых мыловаренных заводах отра­ботанные глины используют для выработки специальной мыльной:' пасты, предназначенной для мытья сильно загрязненных рук.

Жир из ловушек и другие жировые отходы также поступают на мыловаренные заводы.

В жире из ловушек содержится различное количество воды И примесей, всплывающих вместе с ним. При использовании этого жира для выработки низших сортов хозяйственных или промыш­ленных мыл его необходимо тщательно очищать.

На мыловаренные заводы поступают саломас, выделяемый и» отработанного катализатора гидрогенизащионных заводов (его> иногда называют красный саломас), жир, выделяемый при про­мывке циркуляционного водорода «а этих заводах, и др. В этих отходах много свободных жирных «ислот и продуктов их распада, а также солей железа. Как правило, они имеют резкий неприятный запах. Вводить их в мыло нужно осторожно после тщательной1 очистки.

Природные жирозаменители. Одно время природные жирозаме­нители— канифоль, талловое масло и нефтяные кислоты — зани­мали довольно значительное место в балансе сырья мыловаренной промышленности. С появлением синтетических жирных кислот, а также из-за ограниченности ресурсов значение природных жиро­заменителей снизилось. Тем не менее они еще используются при варке некоторых видов хозяйственного мыла.

Канифоль — твердая, смолообразная, с раковистым изломом масса, от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Она состоит из смеси смоляных ненасыщенных кислот, главная из которых — абиетиновая С19Н2яСООН. В экстракционной канифоли, кроме того, содержится 5—10% жирных кислот.

Канифоль не имеет выраженной точки плавления и застывания. Ее консистенция определяется температурой размягчения. Товар­ная канифоль по ГОСТу выпускается нескольких марок, отличаю­щихся между собой главным образом цветом и содержанием при­месей.

Канифоль в качестве заменителя природных жиров может при­меняться при варке хозяйственных мыл в количестве 10—15% от жировой смеси. При изготовлении низших сортов туалетного мыла иногда применяется 3—5% светлых сортов канифоли.

Введение более 15% канифоли делает мыло липким и снижает его моющее действие.

Талловое масло — это отход производства целлюлозы. Из-за темного цвета и сильного неприятного запаха сырое талло - ;вое масло — нежелательный компонент мыла. При перегонке его с водяным паром под вакуумом получают светло-желтую масло­образную жидкость — дистиллированное талловое масло, которое используют при выработке жидкого и твердого хозяйственного мыла.

В состав таллового масла входит 30—50% жирных кислот, преимущественно ненасыщенных, 40—60% смоляных кислот и 6— 10% различных примесей. Кислотное число его колеблется от 150 до 158, а число омыления от 160 до 170 мг КОН. Содержание влаги в марке А — не более 5%, в марке Б — до 8%-

Нефтяные кислоты (раньше их называли нафтеновыми кислотами) содержатся в составе некоторых нефтепродуктов — керосине, соляровом масле и др. При обработке этих продуктов раствором натриевой щелочи она связывает нефтяные кислоты и образует мыла. В процессе последующей высолки раствором пова­ренной соли мыла нефтяных кислот в виде концентрированных водных растворов всплывают на поверхность и их декантируют. При этом получается товарный продукт, известный под названием мылонафт. Вместе с нефтяными мылами в массу попадает неко­торое количество нефтепродуктов, которые сообщают мылонафту - специфический запах и темный цвет.

Обычно на нефтеперерабатывающих предприятиях мылонафт ■обрабатывают серной кислотой. При этом содержащиеся в нем мыла разлагаются, нефтяные кислоты высвобождаются и всплы­вают кверху. Этот продукт имеет товарное название асидол.

Если количество вводимой серной кислоты недостаточно для разложения всего мыла, содержащегося в мылонафте, то полу­чается смешанный продукт, который называется асидол-мылонафт.

Нефтяные кислоты в отличие от жирных имеют замкнутое ■(циклическое) строение и относятся к насыщенным кислотам, хотя и не сбалансированы по водороду. Молекулярная масса большин­ства нефтяных кислот колеблется от 170 до 220.

Нефтяные кислоты в настоящее время имеют ограниченное применение в производстве бытовых хозяйственных мыл из-за неприятного керосинового запаха. Чистые дистиллированные неф­тяные кислоты, начиная от кислоты СбН^СООН и выше, имеют более слабый специфический запах и представляют известную ценность как жировое сырье для выработки некоторых специаль­ных мыл. Мыла, получаемые из нефтяных кислот, благодаря слабому гидролизу их водных растворов, относят к мягким мою­щим средствам.

Нефтяные мыла повышают устойчивость мазеобразных и жид­ких хозяйственных мыл при хранении в обычных условиях.