Производство туалетного мыла

При использовании для варки туалетного мыла расщепленных жиров процесс проводят косвенным методом с применением карбонатного омыления. При этом количество подаваемой соды несколько меньше, чем нужно для нейтрализации жирных кислот. Это делается для того, чтобы в мыльной основе оставалось небольшое количество свободной углекислой соды (не более 0,2%). Если после контрольного кипячения содержание соды выше 0,5%, а кислотное число мыльной массы не превышает 20, то в котел добавляют при кипячении жирные кислоты. Перед вводом раствора каустической соды особенно тщательно удаляют углекислый газ, продувая через массу пар и воздух.

Остаток свободной едкой щелочи к концу омыления зависит от того, какой обработке подвергается мыльный клей. Если жировое сырье, примененное для варки мыла, было достаточно светлое и чистое, то по окончании омыления полученный мыльный клей подвергают частичной высолке (шлифованию), как и при варке мыла из нейтральных жиров. Если же загруженные в котел жировое сырье и щелочи недостаточно чистые и светлые, то в котле проводят дополнительные операции по их очистке. Для этого делают полное высаливание мыльного клея раствором соли или смесью поваренной соли и едкого натра.

Эту операцию проводят так же, как и вторую высолку каустической содой при варке мыльной основы из нейтральных жиров.

Полученный при этом подмыльный щелок, содержащий едкий натр, используют для варки хозяйственного мыла или низших окрашенных сортов туалетного мыла. Отделившееся после кратковременного отстаивания частично очищенное и осветленное ядро подвергают шлифованию по одному из описанных режимов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 Подбор технологического оборудования

Основное оборудование линии ЭЛМ.

Варочный вакуумный котел

Преимущества вакуумной технологии заключается в следующем:

• Снижение температурных режимов и как следствие, сохранение многих свойств продукта в т.ч. содержание витаминов.
• Удобная загрузка с помощью вакуума
• Сокращение времени варки в 3-4 раза по сравнению с другим варочным оборудованием
• Увеличение в 2 раза срока хранения готового продукта вследствие дегазации(увеличение воздуха из смеси), что очень важно для болшинства продуктов
• Короткий рабочий цикл
• Гомогенный стабильный продукт на выходе
• Отсутствие в продукте воздушных вкраплений
• Минимальные рабочие площади
• Простота обслуживания
• Быстрая эффективная очистка

. Схема варочного  вакуумного котла предоставлена на листе 3.

Фильтр состоит из горизонтального сварного стального корпуса диаметром 370 и длиной 1300 мм, имеющего выпуклое днище и плоскую съемную крышку, крепящуюся к корпусу при помощи откидных болтов. Корпус снабжен обогревающей рубашкой, в которой циркулирует горячая вода. Внутри корпуса помещен двойной фильтрующий патрон, состоящий из двух сеток. Диаметр отверстий у наружной: сетки 0,4 мм. Механические примеси задерживаются на поверхности фильтрующего патрона, откуда удаляются при периодической перезарядке фильтра.

Дозировочный насос марки ЭММ-4 для подачи мыла в вакуум-камеру (шестеренчатого типа с переменной производительностью) имеет вариатор частоты вращения в пределах от 90 до 288 об/мин, соответственно его производительность изменяется от 1,22 до 3,95 м³/ч. Напор, развиваемый насосом, достигает 0,6 МПа (6 кгс/см²).

Темперирующая колонка представляет собой двухсекционный цилиндрический паровой подогреватель с поверхностью нагрева 36 м². Эта поверхность образована двумя пучками труб из коррозионностойкой стали с внутренним диаметром каждой >6 мм, наружным 10 мм, длиной' в нижней секции 2,6 м, в верхней — 3,6 м.

Мыльная основа проходит ‘ последовательно через обе секции по трубкам; обогревающий пар под давлением до 0,8 МПа (8 кгс/см²) поступает в межтрубное пространство.

В подогревателе мыло нагревается до требуемой температуры (максимальная температура нагрева 160°С), время пребывания его здесь при производительности 2 т/ч примерно 0,8—1 мин.

        Баку ум-су шильная камера в линиях ЭЛМ по принципу действия и конструкции практически не отличается от камеры, имеющейся в линиях ВСУ для хозяйственного мыла. Общий объем камеры 3,2 м³, остаточное давление 2—5,3 кПа (15—40 мм рт. ст.). На 1 м³ объема камеры испаряется 2- 3 кг влаги в минуту. Производительность камеры при выработке 75%-ного мыла в среднем 2 т/ч. '

Двухступенчатый двухвинтовой шнек-пресс служит для предварительной пластической обработки и придания однородности мыльной стружке, выходящей из вакуум-сушильной камеры. В результате этого мыло приобретает форму гранул, удобных для транспортировки, сокращаются объем мыльной массы ₄

и ее поверхность, что уменьшает опасность окисления мыла кислородом воздуха.

Двухступенчатый двух- • винтовой шнек-пресс (рис. 36) состоит из двух одинаковой конструкции шнек- прессов — верхнего А и нижнего Б, расположенных под углом 90° один к другому.

 

Двухступенчатый шнековый пресс-смеситель предназначен для непрерывного дозирования и смешивания мыла с красителями, отдушкой и другими добавками.

Двухступенчатый одновинтовой шнек-пресс. Эта машина предназначена для окончательной механической обработки туалетного мыла

 

Рис. 38. Двухступенчатый одновинтовой шнек-пресс для туалетного мыла

(разрез по рабочей камере)

 

 

Мылорезальный автомат (рис. 39) спроектирован так, что с увеличением скорости выхода мыльного бруска возрастает число резов в минуту, но размеры и масса куска остаются постоянными, заданными для данного вида мыла. В линиях ЭЛМ для резки мыла применяются, как правило, приводные автоматы роторного типа с замкнутой ножевой цепью.

Рис. 39. Мылорезальный автомат роторного типа: а — общий вид; 6 — ножевое звеио.

Сушка и охлаждение мыла — одна из ответственных технологических операций. До подачи мыльной основы в вакуум-сушильную камеру проверяют по данным анализа ее титр, содержание жирных кислот, свободной едкой щелочи и других электролитов.. Нужно иметь в виду, что в результате подсушивания относительное содержание электролитов повышается на 18—20% (к массе мыла). По цвету и отчасти запаху определяют, какой вид мыла- может быть выпущен из данной основы, в том числе окрашенный или неокрашенный, в завертке или без нее. Затем рассчитывают' параметры работы вакуум-сушильной камеры. Для этого, как и при обработке хозяйственного мыла, пользуются графиком (см. рис. 8). Исходя из начального и конечного содержания жирных кислот в массе мыла, подбирают температуру (давление) греющего пара в темперпровочной колонке и остаточное давление в вакуум-сушильной камере.

 

 

5. Инженерно-технологические расчеты:

Расчет титра жировой смеси. Расчет титра жировой смеси из натуральных и гидрированных жиров и масел производят по формуле

 

Установлено, что титр жировой смеси мыла, в состав которой входят синтетические жирные кислоты фракции С₁₇— С₂₀, получается значительно ниже, чем вычислено по формуле. Для вычисления титра жировой смеси мыла, содержащего до 20% синтетических жирных кислот фракции С₁₇— С₂₀, сотрудниками ВНИИЖа предложена упрощенная формула:

где (t_сал —титр саломаса, °С;         Пр—содержание других (кроме саломаса) компонентов жировой смеси мыла, %.

Пример. Вычислить титр жировой смеси по упрощенной формуле. Состав жировой смеси мыла: саломаса с титром 48°С 55%, остальных копонентов (Пр) 45%-           Т_см = 48 —[0,16-45 + 0,0008 (45)2] = 39,2° С.    При вводе в жировую рецептуру мыла природных жирозаменителей [канифоли, таллового масла, нефтяных кислот и синтетических жирных кислот (СЖК)] более 20% пользуются условным их титром, который определяют в лаборатории. Все жирозаменители не имеют определенного титра, последний зависит от соотношения их с природными жирами при совместном нахожде- > нии в составе жировой смеси. По этой причине титр жирозаменителей и СЖК называют условным и его приходится каждый раз определять отдельно.

При расчете титра жировой смеси мыла необходимо иметь в виду, что при варке ядрового мыла косвенным методом титр последнего получается выше, чем титр исходной жировой смеси. Это объясняется тем, что в ядровое мыло при высаливании переходит больше высокомолекулярных жирных кислот, чем в подмыльный клей. Чем больше клеевых жиров (кокосовое масло, СЖК фракции С₁₀— С₁₆ и др.) содержит жировая смесь, тем больше разница между титрами смеси и сваренного мыла. Практикой установлено, что эта разница в титрах составляет от 0,5 до 2°С.         При выработке хозяйственного и туалетного мыла с содержанием 74—75% жирных кислот эта разница в титрах не имеет существенного значения для технологии, но при механической обработке высококонцентрированного мыла (78—80% жирных кислот) она может оказать существенное влияние. Поэтому при расчете титра жировой смеси этого мыла вводят поправку, которая определяется в лаборатории в каждом случае отдельно.

Расчет числа нейтрализации. Число нейтрализации жировой смеси находят как среднее арифметическое число нейтрализации входящих в нее компонентов, пользуясь для этого следующей формулой:

Расчет числа омыления и йодного числа. Эти два показателя жировой смеси подсчитывают по такой же формуле, что и число нейтрализации.  Пример. Число омыления приведенной в табл. 10 жировой смеси туалетного мыла рассчитывают по формуле

 

5.1 Расчет расхода сырья  и материалов

 

Для удобства методы расчета приводятся на примерах.    Пример. Рассчитать расход сырья и материалов на варку 50 т хозяйственного 60°/о-ного мыла прямым методом в котлах из расщепленных жиров с применением карбонатного омыления.       Расчет расхода жирового сырья сведен в табл. 11, в которой показаны состав жировой смеси (в % жирных кислот), расход отдельных компонентов на 1 т сваренного мыла и количество их, загружаемых в котел на одну варку.            Расчет расхода жирового сырья сведен в табл. 11, в которой показаны состав жировой смеси (в % жирных кислот), расход отдельных компонентов на 1 т сваренного мыла и количество их, загружаемых в котел на одну варку.

Если по рецептуре в состав хозяйственного мыла вводится соапсточное ядро, то из общего количества подлежащего омылению сырья исключается количество содержащихся в нем жирных кислот.

Например, по данной рецептуре вместо жирных кислот, выделенных из хлопкового соапстока, предусматривается ввод их в виде соапсточного ядра. В этом случае на омыление поступит 30120 — 4520=25600 кг жировой смеси. Жировая смесь, приведенная в табл. 11, имеет число омыления, равное 200. 

Расчет расхода щелочей. Расход едкого иатра на полное омыление 1 т жировой смеси находят по формуле

 где NaOH—теоретический расход едкого натра на омыление 1 т жировой смеси, кг;        ЧО — число омыления жировой смеси, равное 200;    40 и 56,1 — молекулярная масса соответственно едкого натра и едкого кали.

При выработке мыла из расщепленных жиров, по действующим инструкциям ВНИИЖа, не менее 70% жировой смеси нейтрализуется углекислой сод

ой в процессе карбонатного омыления.        Расход углекислой соды на нейтрализацию жирных кислот, содержащихся в 1 т указанной жировой смеси, находят по формуле

 где К — коэффициент пересчета углекислого натрия в едкий натр, равный 1,32.

Расход едкого натра на нейтрализацию оставшихся после карбонатного омыления жирных кислот и на омыление содержащихся в карбонатной массе нейтральных жиров в расчете на 1 т жировой смеси составляет 30% от рассчитанного на полное омыление. Его находят по формуле

 

Расход щелочи на варку 1 т мыла пропорционален расходу жирных кислот. Так, на полное омыление жировой смеси при варке 1 т 60%-ного хозяйственного мыла расход щелочей составляет

В готовом мыле после карбонатного омыления остается в среднем 0,7% свободной углекислой соды, что составляет 7 кг на 1 т готового мыла. Соответственно свободного едкого натра в сваренном мыле остается в среднем 0,2% или 2 кг на 1 т мыла.

На основании приведенных расчетов расхода щелочей на омыление 1 т жировой смеси с числом омыления 200 можно определить расход их на варку 1 т мыла и соответственно на котел вместимостью 50 т. Результаты расчета приведены в табл. 12.         Расчеты расхода щелочей произведены на 100%-ный продукт. На производстве работают с товарными продуктами, которые содержат некоторое количество примесей, так в товарной каустической соде содержание едкого натра составляет 96%, в товарной кальцинированной соде углекислого натрия 97%.     С поправкой на чистоту используемых щелочей расход их на варку мыла увеличивается и составляет: расход товарной каустической соды

       Аналогично рассчитывают расход щелочей на варку других видов мыла. Следовательно, основными величинами, влияющими на расход щелочей, являются удельный расход жировой смеси на варку мыла и ее число омыления.

Баланс воды в котле. При прямом методе варки мыла важное значение имеет баланс воды, вводимой в котел с сырьем и материалами, включая конденсат, образующийся при подогреве мыльной массы острым паром. Остаток влаги в жировой смеси не должен превышать 1%. При большем содержании влаги жировая смесь отстаивается в коробках, отделившаяся влага сливается через нижний кран, после чего ее используют для варки мыла. Для этого же готовят растворы щелочей возможно более высокой концентрации. Если по каким-либо причинам не представляется возможным получать растворы щелочей высокой концентрации, часть кальцинированной соды подают в котел в сухом виде.       Количество влаги (В_ж), попадающей в мыловаренный котел с жировой смесью, составляет Ниже приводится расчет количества растворов едкой и углекислой щелочи, загружаемых в котел при варке мыла.  Количество раствора углекислой соды Р_у концентрацией 30%