Производство туалетного мыла

В производстве мыла используют канифоль, получаемую при переработке живицы хвойных деревьев. Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в цепи около 20 углеродных атомов. В рецептуру хозяйственного мыла вводят 12–15% канифоли от массы жирных кислот, а в рецептуру туалетных мыл – не более 10%. Введение канифоли делает мыло мягким и липким.

Содержание воды в  хозяйственном мыле достигает 30%, а  в туалетном снижается до 12%. В состав мыла вводят парфюмерные отдушки, отбеливатели, красители. Хорошие сорта туалетного мыла содержат до 50% натурального кокосового или пальмового масла, которое хорошо растворяется в холодной воде и характеризуется высоким пенообразованием.

Для улучшения характеристик  хозяйственного и туалетного мыла, а также для его удешевления в него вводят наполнители. К ним относятся натриевые соли, казеин и крахмал. Казеин и крахмал используются для пенообразования и стойкости пены. Основным наполнителем туалетного мыла является сапонин, получаемый выщелачиванием некоторых растений.

Основой синтетических  моющих средств (детергентов) является Na-cоль алкансульфокислоты,

доля которой достигает 30%.

 

4.1.2. Характеристика готовой продукции

Туалетное мыло в зависимости от состава подразделяется на следующие  марки:

• Нейтральное
• Экстра
• Детское
• Ординарное

Наиболее качественными являются мыла марок «Нейтральное» и «Экстра», которые содержат не менее 78 г жирных кислот на 100 г мыла. Для получения этих марок мыла применяют наиболее высококачественное жировое сырье — топленые пищевые животные жиры только высшего и первого сорта, кокосовое масло и др. Для ароматизации мыла используют тонкие высококачественные отдушки. В мыле марки «Нейтральное» отсутствуют карбонаты натрия и калия, в марке «Экстра» их содержание не превышает 0,20 %. Эти мыла являются наиболее твердыми, обладают малой набухаемостью.

По назначению туалетное мыло разделяется  на марки:

I тип — гигиеническое мыло общего назначения (для нормальной и жирной кожи) — наиболее массовая группа мыла, которая, обычно не содержит дополнительных компонентов кроме красителей, отдушки и антиокислителей

II тип — гигиеническое специальное мыло (для нормальной и жирной кожи). Содержит 1-2 % добавки жироподобных веществ, при умывании создающих на коже тонкую защитную плёнку

III тип — дезинфицирующее и лечебно-профилактическое мыло. Содержит специальные добавки для дезинфекции и лечения различных заболеваний кожи.

 

4.1.3. Характеристика вспомогательных материалов

В качестве вспомогательных материалов в эфиромасличной промышленности используют:

• вода;
• водяной пар
• упаковка

Вода. Производство на всех стадиях связано с потреблением воды для получения технологического пара, для конденсации и охлаждения в холодильниках паров воды, эфирных масел и растворителей, промывки оборудования, полупродуктов и готовой продукции и т. д.

Для ведения технологических процессов  рекомендуется употреблять воду, соответствующую требованию действующего ГОСТа, с общей жесткостью не более 7 мг-экв/л. Для охлаждения холодильников, промывки оборудования может быть использована вода из различных водоемов после соответствующей очистки.

Водяной пар.

При варке туалетной основы необходимо применять мягкую воду, лучше в виде горячего конденсата, и использовать для нагревания и перемешивания массы в котле водяной пар давлением не ниже 0,3 МПа (3 кгс/см²).

 

Упаковка

Это все операции, включая маркировку, которые проводятся с готовой продукцией, чтобы получить конечную продукцию.

Для упаковки мыла чаще всего  используют бумажную обертку, которая  предохраняет мыло от механических повреждений, света, влаги, воздуха, используются экологически чистые материалы.  В завернутом состоянии лучше сохраняется запах мыла. Для этой операции используют оберточные автоматы.

Упаковка должна обеспечивать сохранность свойств туалетного мыла в течение установленных сроков годности и удобство пользования.

Бумажная  обертка  твердого туалетного мыла может  состоять  из  одного, двух или трех слоев.  Краски  на  этикетке  должны  быть  свето-,  водо-   и щелочеустойчивыми; щелочеустойчивость красок этикетки  должна  быть  не   менее   четырех   баллов  по  ГОСТ   26160.   Допускается   не  контролировать   щелочеустойчивость   красок   при    использовании  трехслойной обертки.

Для   фигурного   мыла,  упакованного  в  прозрачную   обертку,

допускается наносить указанные данные на ярлыке-вкладыше

 

Вспомогательное сырье.

Щелочные вещества необходимы для омыления жирового сырья и нейтрализации жирных кислот. Применяют в основном едкий натр - NaOH (каустическая сода) и кальцинированную соду - Na2CG3.

Красящие вещества добавляют для придания определенного цвета и улучшения товарного вида мыла. Используют следующие красители: родамин (красный), метанил (желтый), флуоресцеин (фиолетовый), органический кубовый ярко-оранжевый, бирюзовый светопрочный (голубой); пигменты: желтый светопрочный, зеленый и голубой фталоцианиновые, оранжевый и др. Обычно используют смесь двух и более красящих веществ. Красящие вещества должны быть устойчивы к действию солнечного света, и свободной щелочи: не должны окрашивать мыльную пену.

Отбеливающие вещества добавляют в мыло в количестве 0.2-1.5%. Использую сухие белила (пигменты): белила цинковые (оксид цинка) или титановые белила. Они улучшают цветовой тон, делая его равномернее; устраняют прозрачность куска, появляющуюся иногда в процессе механической обработки мыла.

Оптические отбеливатели в количестве 0.3-0.3% добавляют в мыльную стружку  светлых тонов (например, молочно-белое  мыло).

парфюмерные отдушки  придают определенный запах мылу, который может быть цветочный, фруктово-ягодный  фантазийный.(7)

Отдушки для мыла всегда грубее, чем  для парфюмерии и косметических  средств таких, как кремы, шампуни, гели, пены. Такие отдушки более  стойкие: они способны «заглушать»  запах исходного жирового сырья. Концентрация 1-3% - в зависимости от марки мыла.

Стабилизаторы (антиоксиданты). При хранении в мыле происходят окислительные процессы, известные как «прогоркание», сопровождающиеся потемнением куска мыла или появлением на его поверхности темных пятен. Для предотвращения порчи мыла в его состав вводят стабилизаторы (антиоксиданты). Использую силикат натрия, антал, антал П-2.

Пережаривающие добавки: ланолин, спермацет, норковый и песцовый жиры, глицерин, оливковое масло, масло из зародышей пшеницы. Эти добавки уменьшают обезжиривающее действие мыла на кожу. Их вводят в состав мыла. предназначенного для потребителей с повышенной сухостью кожи, с проблемной кожей, а так же в детское мыло.

Дезинфицирующие добавки  усиливают антисептические свойства мыла. К ним относят борную кислоту, карболовую кислоту, березовый деготь, салициламид, триклозан и др.

Дезодорирующие добавки  вводят в состав мыла для устранения неприятного запаха пота. Использую метанил.

В качестве лечебно-профилактических добавок используют настои и экстракты ромашки, сибирской пихты, череды, чабреца, тысячелистника; вводят витамины (FL B5 и др.).

В современные туалетные мыла вводят и другие добавки: абразивные частички грязи, водоросли, соли - в зависимости  от назначения мыла.(7)

Качество мыла и эффект применения того или иного мыла зависит  от того, какими свойствами наделены введенные в состав мыла экстракты или вытяжки.

Например:

Ланолин – продукт переработки жиропота овечьей шерсти. Это продукт сочетания глицеридов жирных кислот с одноатомными спиртами – холестерином и др. Поэтому его часто относят к жироподобным веществам. Ланолин имеет светло-желтый цвет, слабый специфический запах, мазеобразную консистенцию. Применяется почти во всех видах косметики: кремах, пудрах, губных карандашах и пр. Ланолин придает коже эластичность и упругость.

Глицерин – бесцветная, прозрачная сиропообразная сладкая жидкость. Представляет собой побочный продукт производства мыла. Глицерин хорошо растворяется в воде, не высыхает в течение продолжительного времени и не замерзает, препятствует развитию бактерий и грибков. Глицерин смягчает, увлажняет кожу – подходит для чувствительной кожи.(3)

Мед и молоко – тонизирует и питает кожу, делая ее мягкой и нежной.

В современной косметике  широко используются биологически и  физиологически активные вещества. Косметическое действие многих видов растений связано с наличием в них различных биологически активных веществ. Они образуются в процессе жизнедеятельности растений и эффективно воздействуют на кожу, оказывая сильное антисептическое, противовоспалительное, антимикробное, успокаивающее, вяжущее, смягчающее действие. Эти вещества имеют разнообразный состав и относятся к различным классам химических соединений - сахара, органические кислоты, эфирные и жирные масла, витамины, фитонциды, слизистые и дубильные вещества, смолы, алкалоиды, минеральные вещества и др. Они находятся в растениях в определенных соотношениях и действие их на организм различно.

Экстракты и соки растений.

 Алоэ – обладает ярко выраженными бактерицидными свойствами. Улучшает обмен веществ, влияет на регенерацию клеток, изменяет тургор.

Календула – оказывает бактерицидное, регенерирующее, общеукрепляющее действие.

Крапива – обладает общеукрепляющим, противовоспалительным действием, укрепляет стенки кровеносных сосудов.

Лопух – применяют при выпадении волос и угревой сыпи, фурункулезах и экземах.

Одуванчик – обладает успокаивающим действием, усиливает выведение из организма вредных веществ.

Ромашка – снимает раздражение, ускоряет процесс регенерации кожи, ослабляет аллергические реакции. .

Чабрец – стимулирует капиллярный кровоток. Используется как антисептическое и ранозаживляющее средство.

Чистотел – обладает антисептическим и ранозаживляющим действием.

Шиповник – стабилизирует липидный обмен, снижает проницаемость и хрупкость капилляров, обладает ранозаживляющим и противовоспалительным действием.  
В отшелушивающее мыло, или мыло с эффектом пилинга, добавляют настоящий 'шелк' — измельченные косточки персика, абрикоса, орехи и их скорлупу и так далее. Есть сорта мыла, в которые 'впаяны' кусочки фруктов, ягод и даже овощей.

Эфирные масла. Психологическое воздействие растительных ароматических веществ позволяет снять усталость, депрессию, улучшить память, нормализовать сон. Эфирные масла используются для ароматерапии. Ароматические композиции лишь недавно появились на прилавках магазинов, но уже зарекомендовали себя с хорошей стороны.

 

2. Аппаратурно-технологическая схема с описанием технологического процесса

 

Варка туалетной основы косвенным непрерывным методом

Процесс варки мыла косвенным непрерывным методом разбит на ряд операций.

Аппаратурно- технологическая схема  существующей технологии производства туалетного мыла представлена на листе 2 .

При варке мыльной основы туалетного мыла из нейтральных жиров процесс состоит из следующих операций: нагревание жировой смеси и концентрированного раствора едкой щелочи; дозирование компонентов точно в заданных соотношениях; омыление жировой смеси; полная высолка для отделения первого подмыльного щелока, содержащего глицерин; частичная высолка (шлифование)- с последующим разделением на ядро и подмыльный клей.

Метод варки мыла непрерывным косвенным методом в зарубежной практике получил различное аппаратурное оформление.

 

 

Варка туалетной основы из нейтральных жиров косвенным  периодическим методом

Процесс варки туалетной основы в котлах из нейтральных жиров состоит из ряда последовательно выполняемых операций (рис. 26): первое омыление ядровых жиров и канифоли, первая полная одно- или двукратная высолка полученного мыльного клея поваренной солью, второе омыление клеевых жиров, вторая полная одно- или двукратная высолка едкой щелочью, шлифование, отстаивание и откачка отделившегося ядра — основы туалетного мыла.  Омыление сравнительно лепко высаливаемых ядровых жиров отдельно от трудновысаливаемых клеевых жиров, .входящих в рецептуру мыла, позволяет получать первый подмыльный щелок, передаваемый для переработки на глицерин, с меньшим содержанием электролитов, чем это требовалось бы при совместном омылении ядровых и клеевых жиров. При этом полная высолка ядровых жиров обеспечивается таким электролитом, как поваренная соль. Это делает процесс более экономичным, а подмыльный щелок содержит больше глицерина. Первое омыление. Этот процесс проводят едкими щелочами следующим образом. В мыловаренный котел загружают часть 40—42%-ного раствора едкой щелочи и столько воды, чтобы концентрация щелочи в начале омыления составляла примерно половину от предельной. Раствор щелочи нагревают до 80° С. Применение малой концентрации едкой щелочи и пониженной температуры в начале омыления облегчает образование устойчивой эмульсии жира в растворе щелочи и не вызывает ее разрушение.

Затем в котел подают жировую смесь, кроме клеевых жиров — кокосового или пальмоядрового масел и синтетических жирных кислот.   Загрузку жировой смеси производят одновременно с раствором каустической соды постепенно, порциями. Сразу загружать большое количество щелочи и жиров не следует во избежание быстрого вскипания мыльной массы, что может повлечь выброс ее из котла. После завершения первого этапа эмульсионного омыления повышают концентрацию едкой щелочи, температуру мыльной массы поднимают до 100°С и перемешивание ведут острым паром.  Для ускорения процесса зачастую перед началом омыления в котел вводят некоторое количество мыла, оставшегося от предыдущих варок. Это мыло, действующее как эмульгатор, ускоряет процесс варки на первом этапе. После того как в реакцию вступило около '/б части жировой смеси, процесс омыления заметно ускоряется. Это обусловлено тем, что мыльная масса с содержанием примерно 20% мыла растворяет жир, а при этих условиях омыление его усиливается. При варке мыла на клеевом остатке жировая смесь, попадая в кипящий подмыльный клей, быстро в нем растворяется, и реакция омыления идет весьма интенсивно. Когда эти условия достигнуты, несколько увеличивают одновременную загрузку раствора щелочи и жировой смеси, следя за тем, чтобы концентрация щелочи в омыляемой массе была на 1— 2% ниже предельной; в противном случае происходит высаливание мыльной массы и прекращается реакция омыления.           На этом этапе важное значение имеет концентрация жирных кислот в мыльном клее, так как от нее отчасти зависит количество первого подмыльного щелока, который будет получен при последующей высолке. Эту концентрацию регулируют, изменяя количество вводимого на первое омыление второго подмыльного щелока, содержащего лишь 5—6% едкого натра и до 82% воды. Практически количество вводимого на первое омыление второго подмыльного щелока составляет до 60% от массы омыляемых жиров. После омыления примерно половины всей жировой смеси в, мыльной массе регулируют концентрацию электролитов. Ее поддерживают на уровне: 0,5—0,6%) хлористого натрия и 0,3—0,4%) едкой щелочи. Это необходимо для того, чтобы мыльная масса имела нормальную вязкость, при которой она достаточно подвижна. Для этого обычно в мыльную массу вводят 20%-ный раствор поваренной соли в количестве 1% от массы ядровых жиров и 4% от массы клеевых жиров. В течение всего процесса омыления концентрацию свободной едкой щелочи поддерживают не ниже 0,3%. Добавление воды в мыльный клей для корректирования содержания в нем жирных кислот во всех случаях производят только в распыленном состоянии через верхнее душевое кольцо и при хорошем перемешивании во избежание образования комков среднего мыла.         К концу этого этапа омыления содержание свободной щёлочи снижают до 0,15—0,20%, после чего производят контрольное кипячение в течение 15 мин, и при неизменяющейся щелочности вводят оставшиеся 1,5—2% жиров для связывания излишка щелочи, а затем мыло кипятят еще 15 мин. Первое омыление заканчивают при содержании в мыльном клее свободной едкой щелочи около 0,05%). При этом мыльный клей представляет собой однородную подвижную массу, прозрачную в тонком слое, и не имеет запаха жировой смеси.              Первая высолка. Эту технологическую операцию производят для удаления из сваренного мыльного клея глицерина, выделяющегося в результате омыления нейтральных жиров и попадающего в него со вторым подмыльным щелоком и с клеевым остатком. Одновременно из мыльного клея удаляется значительная часть загрязнений, попавших в котел с жировым сырьем и материалами.             Перед первой высолкой необходимо определить количество первого подмыльного щелока, которое будет получено после разделения мыльного клея, так как от этого зависят остаток его в ядре п выход товарного глицерина Практикой установлено, что при выходе 90—110% подмыльного щелока от массы жировой смеси и однократной высолке поваренной солью в мыльной основе остается 1,6—2% глицерина, составляющего 20—25% от всего глицерина, выделившегося при омылении смеси нейтральных жиров. Операцию полной высолки ведут так же, как и при варке хозяйственных мыл косвенным методом. По окончании высолки мыльная масса отстаивается несколько часов (в котле вместимостью 50 м³ —2—4 ч). За это время она разделяется на ядро и подмыльный щелок.          Ядро (с еще не полностью отделившимся подмыльным щелоком) содержит около 58%) жирных кислот и примерно 1,3—1,5% поваренной соли. В горячем подмыльном щелоке содержится 0,5—0,8% мыла (в пересчете на жирные кислоты), не более 0,1% свободной едкой щелочи; в нем на 1 % больше предельной концентрации хлористого натрия. Содержание глицерина в щелоке зависит от выхода подмыльного щелока и количества глицерина в мыльной массе после высолки. Подмыльный щелок спускают в приемную коробку, где при охлаждении из него выделяется большая часть растворенного в нем мыла. Этот подмыльный щелок (первый), освобожденный от мыла, перекачивают в глицериновый цех. После первой высолки концентрация оставшегося в ядре глицерина примерно в 3 раза меньше, чем в подмыльном щелоке. Теоретически и практически доказано, что при двух-трехкратной высолке мыльного клея глицерина извлекается больше, чем при однократной, однако длительность варки при этом увеличивается.         Повторную высолку проводят следующим образом. К оставшемуся в котле ядру при кипении острым паром добавляют горячую воду, а затем постепенно, порциями, как и при первой высолке, вводят 20%-ный раствор поваренной соли. Количество воды и раствора соли в сумме не должно быть больше количества ранее слитого из котла первого подмыльного щелока. Учитывая, что при второй высолке концентрация глицерина в водной фазе ниже, чем при первой, предельная концентрация раствора поваренной соли должна быть выше расчетной на 0,4—0,5%.         Дальнейшие операции ведут так же, как и при первой высолке.  Расчет расхода электролита иа полную высолку. Количество раствора электролита, необходимого для полного высаливания мыльного клея, определяется по формуле