Производство туалетного мыла

где Эр —количество электролита, добавляемого в котел, т;              Э_я — количество электролита, переходящего в ядро, т;    Э_и —количество электролита, переходящего в первый подмыльный щелок, т;            Эм.к—количество электролита, находящегося в мыльном клее перед вы- солкой, т;            Э_э, —концентрация электролита в растворе, добавляемом в котел, %. При расчете количества электролита, необходимого для полного высаливания мыльного клея, следует иметь в виду, что он распределяется по фазам не пропорционально количеству воды, находящейся в каждой из фаз. В табл. 13 показана концентрация электролитов в подмыльном щелоке и в ядре при полной высолке мыльного клея (по практическим данным)

Пример расчета количества вводимого электролита и выхода подмыльного щелока. Найти количество электролита (раствора поваренной соли концентрацией 20%) для полной высолки мыльного клея, исходя из следующих условий: жировая сыесь (в пересчете на жирные кислоты) содержит 80% ядровых жиров (40% говяжьего топленого жира, 20% свиного топленого жира и 20% хлопкового саломаса) и 20% клеевых жиров (15% СЖК фракции С₁₀— С₁₆ и 5% кокосового масла). Число Генера жировой смеси Г=95.  Мыло варится в котле емкостью 50 м³. Норма загрузки котла на- 1 м³ 0,35 т жировой смеси (на жирные кислоты) или 0,8 т мыльной массы.  Масса жировой смесн (ядровых жиров), загружаемой в котел на первое омыление, составляет:

Предельную концентрацию поваренной соли для высолки мыльного клея, сваренного из смеси ядровых жиров, рассчитываем по формуле:

Предельные концентрации электролитов для каждого вида жира взяты по табл. 5: 1,15 — коэффициент для перехода от едкого натра к поваренной соли. Согласно данным, при содержании в подмыльном щелоке глицерина предельная концентрация электролита повышается. Принимая, что в первом подмыльном щелоке содержится 8—10% глицерина, устанавливаем предельную концентрацию поваренной соли при высолке, равную 6,5%.

Количество ядра, отделившегося после отстаивания в течение 2—3 ч, находят по формуле:

где gti — концентрация жирных кислот в ядре после 2—3-часового отстаивания,практически равная 58%.

Количество первого подмыльного щелока (И) принимаем равным 105% от массы жировой смеси (ядровых жиров):

Общее количество мыльной массы М_м в котле к концу высолки равно

Нагрузка на 1 м³ полной емкости котла составляет 39,6 : 50~0,8 т/м³, что соответствует заданию. Концентрация электролита в мыльном ядре Э_я, исходя из рассчитанной Э_п для подмыльного щелока 6,5%, по данным табл. 13 составляет 1,39%.

Количество электролита в мыльном ядре находят по формуле

Количество электролита NaCl в подмыльном щелоке находят по формуле

Количество электролита NaCl в мыльном клее перед высолкой составляет в среднем 1%.от омыленной жировой смесн, т. е.

 Первая полная высолка проводится обычно раствором поваренной соли концентрацией (Э_э), равной 20%-

Подставляя полученные данные в общую формулу, находят количество добавляемого в котел раствора поваренной соли:

 Для того чтобы иметь возможность ввести в котел это количество раствора поваренной соли, к концу первого омыления в нем должно находиться мыльного клея (М) не более

Концентрация жирных кислот в мыльном клее (g¹ в этом случае будет равна:

Необходимая концентрация жирных кислот в мыльном клее регулируется главным образом количеством используемого второго подмыльного щелока.

Второе омыление. Омыление клеевых жиров отдельно от других ядровых жиров вызвано тем, что кокосовое масло, синтетические жирные кислоты и другие клеевые жиры требуют для высолки очень высокой предельной концентрации электролитов, что затрудняет последующую переработку первого подмыльного щелока для получения из него глицерина.

Кроме того, ввод кокосового масла и синтетических жирных кислот в процессе второго омыления позволяет несколько увеличить полезную загрузку мыловаренного котла.

Второе омыление проводят следующим образом. После слива первого подмыльного щелока оставшееся ядро переводят в мыльный клей, нагревая его острым паром до кипения и одновременно добавляя раствор каустической соды, горячую воду, кокосовое масло, синтетические жирные кислоты фракции С10—C17 и другие клеевые жиры. Едкого натра добавляют столько, чтобы избыток свободной щелочи составил 1-—1,5% от мыльной массы. При добавлении воды следят за тем, чтобы в мыльном клее перед высаливанием содержалось 52—54% жирных кислот.

После ввода жиров и едкого натра мыльную массу кипятят 20—30 мин, затем проводят вторую высолку.

Вторая полная высолка. При второй высолке в котел загружают постепенно, порциями, раствор едкого натра концентрацией около 40%. С каждой порцией вводят 0,2—0,3% едкого натра от мыльной массы.

Вторую высолку едким натром ведут до тех пор, пока мыльная масса не приобретает зернистого строения (на шпателе будет выделяться щелок, а сам подмыльный щелок, помещенный в пробирку, при охлаждении не должен превращаться в студнеобразную массу). После ввода последней порции щелочи мыльную массу кипятят 20—30 мин, затем пар выключают и массе дают отстояться в котле 2—4 ч для отделения ядра. Отстоявшийся подмыльный щелок сливают в отдельную приемную коробку, в нем может содержаться 4,5—6% едкой щелочи, около 3% хлористого натрия (при вводе в жировую смесь 10% кокосового масла) и 2—4% глицерина.

Второй подмыльный щелок полностью возвращается в процесс на стадии первого омыления, благодаря этому утилизируются содержащиеся в нем щелочь, глицерин и поваренная соль.

Для более полного извлечения глицерина из мыла на некоторых заводах проводят повторную высолку (промывку) мыла едким натром. Для этого оставшееся в котле ядро снова переводят в клеевое состояние, добавляя в него при кипячении воду, а затем высаливают раствором едкого натра с добавлением 20%-ного раствора поваренной соли. Соотношение между едким натром и хлористым натрием должно быть как 2 :3. 

Иногда эту повторную высолку ведут по особому режиму. Концентрацию электролитов (едкого натра и поваренной соли), вводимых для высолки, устанавливают на 1—1,5% ниже предельной. При такой концентрации мыльный клей после высаливания разделяется на три фазы: ядровую, клеевую и водную (подмыльный щелок).

Трехфазное состояние системы по сравнению с двухфазным (ядро — щелок) является оптимальным. Это объясняется тем, что скорость отделения подмыльного щелока при высаливании становится наибольшей благодаря более низкой вязкости среды. Образующийся при трехфазной системе подмыльный клей увлекает с собой загрязнений больше, чем подмыльный щелок.

Признаком трехфазного состояния мыльной мыссы является то, что она на шпателе находится в разорванном состоянии, как при полной высолке, но капелек подмыльного щелока не видно.

Добавление растворов едкой щелочи и поваренной соли при высаливании проводят из такого расчета, чтобы получить в сумме 30—40% подмыльного клея и подмыльного щелока (от массы загруженной жировой смеси).

Шлифование. Эта операция является завершающей стадией варки туалетной основы. От нее зависят состав и свойства получаемого мыла, а также выход туалетной основы. Во время шлифования мылу придаются свойства, облегчающие его последующую механическую обработку, поэтому его следует проводить с особой тщательностью.

Шлифование мыла в зависимости от условий можно проводить по двум вариантам.            При работе по первому варианту, который применяется при использовании чистого жирового сырья и материалов для повышения выхода туалетной основы, ядро, полученное после второй полной высолки, не превращают в мыльный клей, а добавляют к нему горячую воду при кипячении и получают после отстаивания две фазы, клеевую и ядровую.

Шлифование проводится добавлением к ядру чистой горячей воды постепенно, порциями при кипячении массы острым паром. Нельзя добавлять воду холодную и струей, так как при этом может образоваться так называемое среднее мыло.

 Среднее мыло содержит на 5—15% меньше жирных кислот, чем нормально шлифованное ядро, а концентрация электролитов I может быть и меньше, чем в ядре, и больше, но всегда меньше, I чем в мыльном и подмыльном клее. Плотность среднего мыла выше, чем ядрового и меньше, чем подмыльного клея, поэтому оно при отстаивании располагается между ядровым мылом и под- J мыльным клеем. 

Попадание среднего мыла в мыльную основу вызывает брак и готовой продукции. Мыльная основа с примесью среднего мыла плохо или совсем не перекачивается из котла, налипает на стенки 1] трубопроводов и насоса. |

Среднее мыло можно превратить в мыльный клей путем дли- 1 тельного кипячения с раствором электролитов, что значительно | удлиняет процесс варки мыла.

При работе по первому варианту мыльная масса к концу шлифования имеет более высокую концентрацию жирных кислот (53—54%), благодаря чему увеличивается выход мыльной основы до 75% и больше (от общего количества мыльной массы в котле).

Ядро перед шлифованием должно содержать минимальное количество электролитов. Такое ядро получается, если предыдущую высолку едкой щелочью проводили до трехфазного состояния.

По второму варианту, который применяется при переработке недостаточно предварительно очищенного сырья, шлифование проводят по следующему режиму.

Ядро после второй полной высолки разваривают с водой, превращая в мыльный клей, содержащий 50—52% жирных кислот. Этот мыльный клей подвергают частичной высолке, как и при варке хозяйственного мыла косвенным методом. Количество воды, добавляемой в котел при разварке ядра до мыльного клея, находят по формуле

Шлифование заканчивают через час энергичного кипячения после загрузки в котел последней порции раствора электролитов или воды. Шлифование проводят с таким расчетом, чтобы мыльная масса в котле была в легкоподвижном состоянии, при легком кипячении волнисто переливалась от центра котла к периферии, через 5—10 мин после закрытия пара наблюдалось легкое характерное кипение («цветение») в нескольких местах на поверхности мыльной массы, взятая на стальной горячий шпатель проба мыльной массы должна стекать медленно отдельными пластами, оставляя шпатель чистым.

Выход ядровой фазы (мыльной основы) определяют по следующей формуле:

 где Мо ■— выход мыльной основы в процентах к мыльной массе;

£м.м, ёп.к, Ям.о — содержание жирных кнслот соответственно в мыльной массе, в подмыльном клее, в мыльной основе после отстаивания, %;

Соответственно выход подмыльного клея (в %) будет

Пример. Определить выход фаз после отстаивания в результате шлифования мыльной массы, содержащей жирных кислот £_м.м=50%; концентрацией жирных кислот в ядре (в мыльной основе) £„.₀=62%, в.подмыльном клее £_п.к=27%. Подставляя эти величины в формулу, получим

Пользуясь данными, приведенными в этом примере, можно подсчитать, какая часть жирных кислот переходит в ядровую фазу и какая остается в подмыльном клее, возвращаемом на повторную переработку.

Распределение жирных кислот находят ,по следующим формулам:

Подставляя в эти формулы значения, найденные в вышеприведенных примерах, получим количество жирных кислот в мыльной основе:

 Отстаивание. После шлифования мыльная масса длительно отстаивается и разделяется на ядровое мыло и подмыльный клей.

Мыльная масса сразу по окончании шлифования имеет температуру 100°С и минимальную вязкость. При отстаивании мыльная масса охлаждается и вязкость ядрового мыла заметно повышается, вследствие чего отделение от него подмыльного клея замедляется.

Полное разделение ядрового мыла и подмыльного клея в котле вместимостью 50 м³ наступает за 28—36 ч. Колебания во времени отстаивания зависят от степени оптимальности условий по окончании шлифовки, от формы и вместимости котла, от жировой рецептуры, а также от температуры мыльной массы при отстаивании. Поэтому стремятся к тому, чтобы температура мыльной массы в котле не опускалась ниже 95°С.

Длительность отстаивания мыла зависит также от высоты котла; практикой установлено оптимальное соотношение между диаметром котла и его высотой как 1 : (1,1+ 1,3).

В ходе отстаивания через 24, 28 и 32 ч на глубине 1—1,5 м от поверхности мыла отбирают пробу и анализируют ее на содержание жирных кислот, свободного едкого натра и хлористого натрия.

Если анализом установлено, что мыльная основа отвечает установленным техническим показателям, то шарнирную трубу опускают осторожно, устанавливая ее на 10-—20 см выше поверхности раздела фаз, после чего включают насос и откачивают мыльную основу в мылосборник. При сливе из котла мыльной основы необходимо следить, чтобы в нее не попадал подмыльный клей. Из мыльной основы, не полностью отстоенной, нельзя получить оптимальную кристаллическую структуру готового мыла.

Обработка подмыльного клея. В зависимости от группы и цвета мыла ведут различную обработку подмыльного клея, оставшегося в мыловаренном котле после откачки мыльной основы. Если клеевой остаток используется для варки на нем очередной партии мыла, то проверяют в нем концентрацию поваренной соли. В тех случаях, когда в клеевом остатке содержится повышенное количество соли, не соответствующее количеству жирных кислот, оно будет затруднять омыление свежей порции жира и может вызвать высолку мыла.

Такой подмыльный клей для снижения в нем концентрации соли подвергают предварительной обработке. Для этого подмыльный клей подвергают полной высолке поваренной солью. Отделившийся после кратковременного отстаивания подмыльный щелок сливают из котла, а на подготовленном таким образом ядре из клеевого остатка проводят омыление свежей партии жировой смеси. Г1о мере потемнения мыльного клея его используют для варки более низких сортов туалетного мыла или подвергают осветлению. Обработку и осветление подмыльного клея ведут так же, как и при выработке хозяйственного мыла.

Варка туалетной основы из расщепленных жиров косвенным периодическим методом