к чему относится мыло
К чему относится мыло
Мы́ло — жидкий или твёрдый продукт, содержащий поверхностно-активные вещества, в соединении с водой используемое либо как косметическое средство — для очищения и ухода за кожей (туалетное мыло); либо как средство бытовой химии — моющего средства (мыло хозяйственное).
Не следует путать с мыльными продуктами, которые изготовляются из синтетических поверхностно-активных веществ, в основном из нефтяных продуктов (лаурилсульфат натрия) и т. д.
В последние годы мыло как косметический продукт массового использования всё больше и больше используется в жидком виде. Твёрдое мыло часто используется в виде авторских изделий. В качестве бытовой химии использование мыла с каждым годом сокращается во всем мире: потребители выбирают стиральные порошки, средства для мытья посуды и пр.
Содержание
История
По имеющимся данным, мыло изготовлялось ещё в древних Шумере и Вавилоне (около 2800 г. до н. э.). Описания технологий изготовления мыла найдены в Месопотамии на глиняных табличках, относящихся примерно к 2200 г. до н. э. Египетский папирус середины второго тысячелетия до нашей эры свидетельствует, что египтяне регулярно мылись с помощью мыла. Широко применялись подобные моющие средства и в Древнем Риме.
В 1808 году французский химик Мишель Эжен Шеврёль (1786−1889) по просьбе владельцев текстильной фабрики установил состав мыла. В результате анализа оказалось, что мыло — это натриевая соль высшей жирной (карбоновой) кислоты.
В Европе и США непрерывный процесс мыловарения появился в конце 1930-х годов вместе с непрерывным процессом гидролиза (расщепления) жиров водой и паром высокого давления в мыловаренных башнях.
Состав
Один из вариантов химического состава твёрдого мыла — C17H35COONa (жидкого — C17H35COOK).
Дополнительно в составе мыла могут быть и другие вещества, обладающие моющим действием, а также ароматизаторы и красители и порошки.
Технология изготовления
В качестве сырья для получения основного компонента мыла могут использоваться животные и растительные жиры, жирозаменители (синтетические жирные кислоты, канифоль, нафтеновые кислоты, талловое масло).
Получение мыла основано на реакции омыления — гидролиза сложных эфиров жирных кислот (то есть жиров) с щелочами, в результате которого образуются соли щелочных металлов и спирты.
«Косвенный метод» получения мыла заключается в дальнейшей обработке мыльного клея, который подвергают отсолке — обработке электролитами (растворами едкой щёлочи или хлористого натрия), в результате происходит расслоение жидкости: верхний слой, или мыльное ядро, содержит не менее 60 % жирных кислот; нижний слой — подмыльный щёлок, раствор электролита с большим содержанием глицерина (также содержит загрязняющие компоненты, содержавшиеся в исходном сырье). Полученное в результате косвенного метода мыло носит название «ядрового».
При использовании в качестве щёлочи каустической соды получают твёрдое натриевое мыло. Мягкое или даже жидкое калиевое мыло образуется, когда применяется гидроксид калия.
Виды мыла
Хозяйственное мыло
При охлаждении клеевого мыла получается хозяйственное мыло. Твёрдое мыло содержит 40−72 % основного вещества, 0,1−0,2 % свободной щёлочи, 1−2 % свободных карбонатов Na или К, 0,5−1,5 % нерастворимого в воде остатка.
Мыло ручной работы
Мыло возможно производить вручную несколькими способами. При этом в него могут добавляться эфирные масла, тёртые орехи, молотый кофе, кокосовое масло и т. п., отдушки и ароматизаторы.
Один из способов — перетирание и расплавление уже готового мыла (например, детского). Кусок мыла трётся на тёрке, добавляется вода или иная желаемая жидкость (например, отвары трав), затем вся масса ставится на водяную баню и греется на маленьком огне при регулярном помешивании. Когда масса становится однородной, её снимают с водяной бани и добавляют эфирные масла и другие ингредиенты по желанию. Трудность этого способа состоит в том, что готовое мыло, используемое мыловаром, довольно тугоплавко и процесс его переваривания долгий. Этот способ используется новичками в мыловарении, поскольку не требует значительных финансовых затрат.
Мыло ручной работы может быть также сделано из специальной мыльной основы, продающейся в специализированных магазинах. Основа может быть растоплена в микроволновой печи. В отличие от мыла, полученного промышленным путём, мыло ручной работы хуже мылится, поскольку входящие в состав мыльной основы ингредиенты более щадящие и мягкие. По той же причине оно быстрее смыливается, чем аналогичного веса промышленное мыло; и оно довольно скользкое.
Мыло, произведённое из непосредственно щёлочи и жиров вручную, требует от мыловара соблюдения техники безопасности при работе с щёлочью. С другой стороны, полный контроль за процессом создания мыла позволяет мыловару создать именно тот продукт, который ему нужен.
Жидкое мыло
Дозаторы
Дозатор наливного типа (позволяет использовать различные виды жидкого мыла): могут быть установлены в ванных комнатах на предприятиях, в гостиницах, ресторанах, школах, в быту.
Бывают:
Мыла: классификация, получение, свойства
С химической точки зрения мыла представляют собой соли высших жирных (C8–C18), нафтеновых или смоляных кислот.
В бытовом смысле — это технические продукты, обладающие моющим действием.
Классификация мыла
Существует несколько классификаций мыл.
По растворимости мыла делят на:
По консистенции:
По назначению:
По способу получения:
Химические способы получения мыла
Производство мыла (мыловарение) довольно длительный и сложный процесс, состоящий из нескольких стадий.
Если рассматривать только химические реакции, лежащие в основе получения мыла, то как уже было рассмотрено мыла можно получить при щелочном гидролизе жиров, при этом образуются глицерин и соли высших карбоновых кислот – мыла. Кроме этого мыла получаются при нейтрализации высших карбоновых кислот гидроксидом натрия или калия или углекислым натрием:
Твердые мыла получают при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида натрия, жидкие мыла — при растворении высших карбоновых кислот в водном растворе гидроксида калия.
Промышленное получение мыла (варка мыла)
Для производства мыла в промышленности используют как синтетические жирные (высшие) кислоты, так и животные жиры, растительные масла, канифоль.
Для получения хозяйственных мыл применяют саломас с температурой плавления 46–60°С, для туалетного мыла — с температурой плавления 39–43°С.
Салома́с — это твёрдый жир, получаемый в промышленности путём гидрогенизации жидких жиров, в основном растительных масел.
Все жиры, используемые при варке мыла, не должны содержать воду и механические примеси.
Жидкие растительные масла применяют в мыловарении всех видов жидких хозяйственных и туалетных мыл. Наиболее ценным из является хлопковое масло, содержащее до 30 % насыщенных высших кислот, в основном пальмитиновой. Также используют и другие масла, такие как подсолнечное, соевое, кокосовое, пальмовое.
Введение небольших количеств жидких растительных масел в рецептуру хозяйственных мыл способствует снижению температуры их застывания.
Внесение 10–15 % канифоли увеличивает растворимость и пластичность мыла.
Основные стадии варки мыла
В промышленности мыла получают в две стадии – первая стадия химическая, вторая — механическая:
Способы варки мыла
Варку мыла (химическая стадия) можно осуществить прямым и косвенным способом.
Для варки мыла прямым способом исходная жировая смесь должна быть хорошо очищена. Этим способом проводят нейтрализацию жировой смеси растворами содопродуктов и получают мыльный клей, содержащий 67–70 % жирных кислот. Далее его подвергают механической очистке — охлаждению, сушке, шлифовке, отделке. Прямой способ используется при варке хозяйственного мыла.
При варке мыла косвенным способом полученный прямым способом мыльный клей, подвергают дальнейшей обработке растворами электролитов, т.е. проводят высаливание. При этом происходит разделение мыльной массы на фазы: ядро и подмыльный щелок или ядро, подмыльный клей, подмыльный щелок. Полученное мыльное ядро в этом случае содержит 60–63 % жирных кислот. Далее полученное мыльное ядро обрабатывают подобно мылу, сваренному прямым способом. В качестве электролитов используют NaCl, NaOH. Косвенный способ применим для варки мыла из неочищенного жирового сырья. Варка мыла косвенным способом позволяет получить мыло высокой степени чистоты.
Жидкое мыло готовят из растительных масел, канифоли, таллового масли и др. прямым или косвенным способом. В качестве основания применяют соединения калия (KOH, K2CO3).
Если при варке мыла использовалось сырье из животных или растительных жиров, то после отделения ядра выделяют образующийся побочный продукт – глицерин. Глицерин широко применяют в различных отраслях производства.
Кратко схему производства мыла можно представить следующим образом:
Моющие свойства мыла
Итак, мыла – соли высших жирных кислот – состоят из аниона жирной кислоты и катиона металла (чаще всего натрия или калия).
В водных растворах щелочные мыла подвергаются гидролизу, т.к. образованы слабыми кислотами и сильными основаниями. Их растворы имеют щелочную реакцию (рН>7). В сильно разбавленных растворах мыла полностью диссоциируют на ионы:
Способность мыла пениться, отмывать загрязнения связана с образованием мицелл и высокой поверхностной активности. Водорастворимые щелочные мыла являются анионными поверхностно-активными веществами.
Углеводородный остаток жирной кислоты является гидрофобной частью мыла, кабоксильный ион – гидрофильной частью.
Этапы растворения грязи под действием мыла:
В домашних условиях тоже можно приготовить мыло. Имея под рукой необходимые ингредиенты, самостоятельное производство мыла не составит большого труда.
Состав, технология изготовления, классификация и показатели качества хозяйственного мыла
Мыло — это смесь водорастворимых натриевых или калиевых солей высших жирных кислот с различными добавками, обладающая моющим действием. Хозяйственное мыло, которое служит для стирки изделий из тканей и мытья посуды, целесообразно изучать как бытовой химический товар.
Для получения хозяйственного мыла используется разнообразное сырье, которое существенно влияет на органолептические показатели качества мыла — цвет, запах, а также моющее действие и сохраняемости первоначальных свойств. В состав хозяйственного мыла (RCOONa) могут входить остатки (R) как насыщенных, так и ненасыщенных жирных кислот.
Насыщенные жирные кислоты: пальмитиновая СН3 (CH2)16COOH, стеариновая СН3(СН2)16СООН, лауриновая СН3(СН2)10СООН. Количество углеродных атомов в составе молекул этих кислот колеблется от 11 до 17, а температура плавления — от 44 до 70 °С. Входящая в состав свиного и говяжьего сала пальмитиновая кислота придает мылу твердость и хорошие пенообразующие свойства. Стеариновая кислота усиливает моющее действие мыла в го
рячей воде. Мыло, сваренное из сырья с преобладанием этих кислот, твердое, мылится только в горячей воде. Благодаря лаурино-вой кислоте, содержащейся в кокосовом масле, мыло лучше растворяется в холодной воде, увеличивается его моющая способность, уменьшается набухание.
Ненасыщенные жирные кислоты: олеиновая С3Н17СН=СН(СН2)7 СООН, линолевая СН3(СН2)3(СН2СН=СН)2(СН2)7СООН, линоленовая С2Н5(СН=СНСН2)3(СН2)6СООН. Они имеют в своем составе одну, две, три ненасыщенные связи, а температура их плавления всего 16 °С. Полученное на их основе мыло отличается жидкой или мазеобразной консистенцией, легко окисляется по двойным связям и быстро прогоркает, зато мылится в холодной воде.
Источником жирных кислот является натуральное органическое жировое сырье животного или растительного происхождения и жирозаменители. Для изготовления хозяйственного мыла используют только технические животные жиры, которые получают из сырья, не пригодного для пищевых целей. При необходимости жиры отбеливают и дезодорируют. Наряду с животными жирами: говяжьим, свиным, бараньим, могут быть использованы рыбьи жиры и жиры морских животных.
Сырье растительного происхождения представлено саломасом. Это продукт гидрогенизации (насыщения) водородом двойных связей ненасыщенных жирных кислот, содержащихся в жидких растительных жирах. Для этого в специальных автоклавах жидкие жиры нагревают до температуры 250 °С и в присутствии никелевого катализатора продувают водород. Пищевой саломас используют для приготовления маргарина и мягкого масла, технический саломас — для производства хозяйственного мыла.
Жирные кислоты технического саломаса являются нежелательным компонентом, так как они образуют мыло неоптимальной кристаллической структуры, хуже пенящееся и обладающее меньшей моющей способностью. Мыло с большим содержанием саломаса быстро прогоркает, разбухает в воде, на ощупь жесткое, непластичное.
В рецептуры хозяйственного мыла могут входить соапстоки светлых масел и жиров, жирные кислоты соапстоков светлых масел и жиров. Соапстоки образуются при очистке (рафинировании) жиров и масел растворами щелочей. Они придают мылу жесткость, повышенную размокаемость, а при плохой очистке темный цвет и неприятный запах.
Жирозаменители в первую очередь представлены синтетическими жирными кислотами (СЖК). Их получают окислением парафиновых углеводородов кислородом воздуха в присутствии катализатора. СЖК должны быть тщательно очищены, так как придают мылу темный цвет и неприятный запах. В присутствии СЖК
облегчается механическая обработка мыльной основы, продукт получается более однородным и пластичным. Растворы мыла, изготовленные из СЖК фракций С10—С16 и С17—С20, не раздражают кожу и поэтому вводятся в рецептуры мыла в наибольших количествах. Растворы СЖК фракции С16—С22 обладают слабым моющим действием и низкой пенообразующей способностью.
Введение канифоли повышает растворимость мыла в холодной воде и пенообразование, замедляет прогоркание, но при хранении вызывает пожелтение и увеличивает липкость мыла. Талловое масло представляет собой отходы от производства целлюлозы. Его применяют в рецептурах низкосортного хозяйственного мыла, так как оно придает мылу темный цвет и неприятный запах.
Нафтеновые кислоты вводят в жировую основу хозяйственного мыла в виде мылонафта или асидола. Мылонафт получают, обрабатывая щелочью нефть и нефтепродукты. При взаимодействии мылонафта с серной кислотой получают асидол. Введение этих компонентов свыше определенных пределов приводит к излишней мягкости, истираемости, потемнению мыла, которое к тому же приобретает неприятный запах. Есть информация о применении в качестве жирозаменяющей добавки так называемого микробного жира, получаемого при производстве кормовых дрожжей.
Сырьевая база мыловарения в нашей стране существенно отличается от зарубежной, которая включает разнообразные животные жиры, кокосовое и пальмоядровое масла, светлые сорта канифоли и лишь небольшое количество гидрированных растительных масел. Поэтому импортные мыла более пластичные, мылкие на ощупь и имеют более высокую пенообразующую способность.
Неорганическое сырье используется для омыления нейтральных жиров — триглицеридов жирных кислот, и нейтрализации свободных (расщепленных) жирных кислот. Это едкий натрий (каустик, каустическая сода) и карбонат натрия (кальцинированная сода). Кроме того, в производстве хозяйственного мыла используют силикат натрия, который устраняет липкость мыла при введении канифоли. Для придания мылу непрозрачности и белого цвета могут быть использованы титановые и цинковые белила.
Технология производства хозяйственного мыла включает: варку мыла различными способами, основанными на взаимодействии жирового сырья со щелочными компонентами, с образованием водного раствора натриевых солей жирных кислот различной концентрации; механические операции, направленные на придание мылу товарного вида.
Хозяйственное мыло может быть получено из нейтральных жиров или из жиров расщепленных. Отечественная мыловаренная промышленность вырабатывает хозяйственное мыло только из расщепленных жиров прямым или косвенным способом в машинах периодического (котлах) или непрерывного действия.
Прямой способ заключается в получении из жирового сырья и щелочных компонентов при высокой температуре так называемого мыльного клея. После его охлаждения полученная масса нарезается на куски. Такое мыло называют клеевым. Прямой способ менее трудоемок и позволяет получить из хорошо очищенных расщепленных жиров мыло высокого качества, но содержащее не более 60 % жирных кислот.
При косвенном способе горячий мыльный клей высаливают, то есть обрабатывают раствором поваренной соли. Мыльный клей коагулирует на два слоя: подмыльный щелок, куда переходят все примеси, и мыльное ядро. Такое мыло называют ядровым. По сравнению с клеевым в нем отмечается повышенное содержание жирных кислот.
Процесс получения мыла из расщепленных жиров обычно проходит в два этапа. Вначале проводят карбонатное омыление. Затем для уменьшения содержания нерасщепленных жирных кислот, которые присутствуют как примесь в исходном сырье и не омыляются содой, проводят их доомыление каустиком. Таким способом производят 65%-ное клеевое хозяйственное мыло, которое нарезают на куски и штампованием придают определенную форму.
Главным условием производства мыла высокого качества является тщательная очистка исходного сырья (расщепленных жиров). Это достигается способом высаливания. В результате получают 70-и 72-процентное хозяйственное мыло. Для получения особо чистого и светлого мыла высаливание проводят 2 раза и более. Кроме того, шлифуют мыльное ядро, т.е. промывают его слабыми растворами электролитов для более тщательного удаления примесей.
Наиболее качественное хозяйственное мыло получают, подвергая мыльное ядро многократному перетиранию на специальных вальцах и в шнековых машинах. Эта операция называется лидированием. В процессе механической обработки формируется благоприятный тип кристаллической структуры мыла, повышается его плотность и пенообразующая способность, уменьшается набухание мыла.
Сушка мыльной основы проходит в специальных вакуум-сушильных установках, где она превращается в порошок. Из шнековой машины мыло выходит в виде стержня, нарезается на куски и штампуется.
Непрерывный способ варки мыла позволяет значительно снизить его себестоимость, кроме того, создаются условия для полной автоматизации и механизации процесса.
По Общероссийскому классификатору продукции (ОКП) хозяйственное мыло твердое имеет код 91 4411, жидкое — 91 4414. ТН ВЭД относит мыло к группе 3401. При этом хозяйственное
мыло может быть окрашенным или ароматизированным, абразивным (с добавками песка, кремнезема, порошка пемзы) или с дезинфицирующими свойствами (с добавками фенола, крезола, бактерицидных, антисептических и прочих веществ). Традиционно хозяйственное мыло классифицируется:
• по назначению — для замачивания, стирки и кипячения белья из хлопчатобумажных и льняных тканей, для мытья посуды и различных поверхностей, для мытья загрязненных рук (при введении различных смягчающих добавок);
• консистенции — твердое (кусковое), жидкое, мазеобразное, порошковое;
• содержанию жирных кислот — 1-я группа — 72 %, 2-я группа — 70 %, 3-я группа — 65 %;
• способу получения — клеевое, ядровое, пилированное;
• цвету — обыкновенное и осветленное;
• характеру упаковки — открытое и закрытое (в упаковке);
• форме куска твердого мыла — прямоугольное и сложной формы. На Московском мыловаренном заводе для защиты от фальсификации продукции было разработано и налажено серийное производство мыла с верхней и нижней стороной куска, вдавленного в средней части, и продольными бороздками на боковых сторонах. Для некоторых разновидностей мыла серии «Бабушкино» разработана новая форма с одним углублением в нижней части;
• наименованию. Обычно хозяйственное мыло не имеет названия. Однако в последние годы мыловаренные заводы выпускают высококачественное мыло в бумажной или полимерной упаковке с собственным названием. Например, мыло «Домашнее» (Московский мыловаренный завод) содержит глицерин и кокосовое масло для смягчения кожи рук.
Моющее действие хозяйственного мыла проявляется только в щелочной среде. Вода частично разлагает мыло на жирные кислоты и щелочь. Щелочь отрицательно воздействует на натуральные волокна белкового происхождения, а также на ткани из искусственных и синтетических волокон. Поэтому при стирке изделий из таких тканей хозяйственное мыло применять не рекомендуется.
При стирке в жесткой воде образуются известковые мыла, которые образуют на поверхности ткани липкий серый налет. Этот налет вызывает повышенный износ тканей, придает им жесткость и хрупкость, уменьшает гигроскопичность. Эффективность моющего действия жирового мыла можно повысить, если предварительно умягчить воду специальными водоумягчителями или использовать мыло в смеси с ними.
Качество хозяйственного мыла регламентировано ГОСТ 30266 — 95 «Мыло хозяйственное твердое. Общие технические условия», а процедура приемки и испытания мыла изложена в ГОСТ 790 — 89 «Мыло хозяйственное твердое и мыло туалетное». Хозяйственное твердое мыло вырабатывается в соответствии с требованиями стандарта, по рецептурам, согласованным с органами Госсанэпиднадзора, по технологическим инструкциям и техническим описаниям, утвержденным в установленном порядке.
Качество хозяйственного мыла оценивается по органолептическим и физико-химическим показателям. Органолептические показатели — это внешний вид, консистенция, цвет, запах. Куски мыла должны быть соответствующей формы, твердыми на ощупь, иметь цвет и запах, характерный для конкретного наименования. Из физико-химических показателей, кроме качественного числа, нормируется содержание свободной щелочи, соды и температура застывания жирных кислот.
Строение мыла (химия мыла)
Строение мыла, его свойства
Мыла – это натриевые или калиевые соли высших жирных кислот (схема 1), гидролизующихся в водном растворе с образованием кислоты и щелочи.
Общая формула твердого мыла:
Cоли, образованные сильными основаниями щелочных металлов и слабыми карбоновыми кислотами, подвергаются гидролизу:
Образовавшаяся щелочь эмульгирует, частично разлагает жиры и освобождает таким образом прилипшую к ткани грязь. Карбоновые кислоты с водой образуют пену, которая захватывает частицы грязи. Калиевые соли по сравнению с натриевыми лучше растворимы в воде и поэтому обладают более сильным моющим свойством.
Гидрофобная часть мыла проникает в гидрофобное загрязняющее вещество, в результате поверхность каждой частицы загрязнения оказывается окруженной оболочкой гидрофильных групп. Они взаимодействуют с полярными молекулами воды. Благодаря этому ионы моющего средства вместе с загрязнением отрываются от поверхности ткани и переходят в водную среду. Так происходит очистка загрязненной поверхности моющим веществом.
Производство мыла состоит из двух стадий: химической и механической. На первой стадии (варка мыла) получают водный раствор натриевых (реже калиевых) солей, жирных кислот или их заменителей.
Получение высших карбоновых кислот при крекинге и окислении нефтепродуктов:
Получение натриевых солей:
Варку мыла заканчивают обработкой мыльного раствора (мыльного клея) избытком щелочи или раствором хлорида натрия. В результате этого на поверхность раствора всплывает концентрированный слой мыла, называемый ядром. Полученное мыло называют ядровым, а процесс его выделения из раствора – отсолкой или высаливанием.
Механическая обработка заключается в охлаждении и сушке, шлифовке, отделке и упаковке готовой продукции.
В результате мыловаренного процесса мы получаем самую разнообразную продукцию, с которой вы можете ознакомиться.
Производство хозяйственного мыла заканчивают на стадии высаливания, при этом происходит очистка мыла от белковых, красящих и механических примесей. Производство туалетного мыла проходит все стадии механической обработки. Наиболее важной из них является шлифовка, т.е. переведение ядрового мыла в раствор кипячением с горячей водой и повторным высаливанием. При этом мыло получается особо чистым и светлым.
Стиральные порошки могут:
• раздражать дыхательные пути;
• стимулировать проникновение в кожу ядовитых веществ;
• вызывать аллергию и дерматит кожи.
Во всех этих случаях необходимо перейти на использование мыла, единственным недостатком которого является то, что оно сушит кожу.
Если мыло варилось из животных или растительных жиров, то из раствора после отделения ядра выделяют образующийся при омылении глицерин, который находит широкое применение: в производстве взрывчатых веществ и полимерных смол, как умягчитель ткани и кожи, при изготовлении парфюмерных, косметических и медицинских препаратов, в производстве кондитерских изделий.
В производстве мыла применяют нафтеновые кислоты, выделяемые при очистке нефтепродуктов (бензина, керосина). С этой целью нефтепродукты обрабатывают раствором гидроксида натрия и получают водный раствор натриевых солей нафтеновых кислот. Этот раствор упаривают и обрабатывают поваренной солью, в результате чего на поверхность раствора всплывает мазеобразная масса темного цвета – мылонафт. Для очистки мылонафта его обрабатывают серной кислотой. Этот нерастворимый в воде продукт называют асидолом или асидол-мылонафтом. Непосредственно из асидола изготовляют мыло.