Tehnologia de Preparare a Produselor Cosmetice Sapunuri

Agronomie

Tehnologia de Preparare a Produselor Cosmetice Sapunuri

Byadmin ianuarie 1, 2024

BIBLIOGRAFIE

BARTON J. [NUME_REDACTAT]. London: [NUME_REDACTAT] International, 1998. 61 p.

BARBĂROȘIE I., CIOBANU N., ZNAGOVAN A. Tehnologia industrială a medicamentelor: Indicații metodice la lucrările de laborator pentru studenții anului IV facultatea farmacie. Chișinău: Știința, 1992. 420 p.

COSMOVICI L. Cosmetica și sănătatea. București: Medicală, 1984. 247p.

CHAILES D., SIMON E. „Comparision of extraction methods for the rapid determination of essential oil content and composition of basil”. Amer.Soc. Hort. Sci., 115, 1990. 467p.

DANILĂ GH. Chimie farmaceutică. Vol. I, Medicină umană. București: ALL, 1996. 280 p.

JUNGHIETU Gr. Partea I. Caracteristica și tehnologia produselor cosmetice. Chișinău: Știința, 2012. 136 p.

JUNGHIETU Gr. Partea II. Procedee moderne în cosmetologie. Chișinău: Știința, 2012. 281 p.

LEUCUȚĂ S. Biofarmacie și Farmacocinetică. Cluj-Napoca: Dacia, 2002. 90p.

LEUCUȚĂ S. Tehnologie farmaceutică industrială. Cluj-Napoca: Dacia, 2001. 565 p.

LUCA V. Dismenoreea: Farmacologie. București: Medicală, 1979. 319 p.

MATCOVSCHI C., PROCOPIȘIN V., PARII B. Medicamente omologate în [NUME_REDACTAT]. Chișinău: Tipografia centrală, 1999. 360 p.

VOICULESCU M. Date noi despre un medicament vechi. București: Medicală, 1971. 290 p.

КOHДPATЬEBA T. Texнoлoгия лeкаpcтвeнныx фopм. Mocква: Meдицина, 1991. 496c.

MУPABЬEB И. Texнoлoгия лeкаpcтв. Mocква: Meдицина, 1988. 751c

PROIECT DE LICENȚĂ

TEHNOLOGIA DE PREPARARE A PRODUSELOR COSMETICE – SĂPUNURI

CHIȘINĂU 2014

CUPRINS

INTRODUCERE

Actualitatea temei investigate. Pielea este cel mai mare organ al corpului uman – reprezintă aproximativ 16-18% din greutatea totală și are o suprafață de aproximativ 2 m2 la un adult. Aceasta este supusă zilnic la diferite tipuri de stres – mediul înconjurător poluat, radiațiile UV, diverși agenți patogeni care pot cauza o serie de boli și acțiunile condițiilor atmosferice și care nu numai că afectează aspectul ei, ci îi pot dăuna pe termen lung.

Îngrijirea corectă a pielii o poate păstra sănătoasă o poate face puternică și rezistentă și îi poate păstra prospețimea, elasticitatea cât și frumusețea.

Săpunul este unul dintre cele mai utile produse de îngrijire. Alunecă pe piele lăsând în urma sa o senzație de prospețime și parfumare. De la cel obișnuit până la cele din gama aromoterapiei, săpunul se regăsește sub o forma infinită, mirosuri și culori.

Agenții de curățare ai unui săpun tradițional sunt foarte puternici de unde și senzația de curățenie. Puterea sa de curățare este superioara celei a gelului de duș. Este prin esență bacteriostatic și fungiostatic și împiedică dezvoltarea bacteriilor și a ciupercilor.

Studiul științific al preparării săpunurilor și a reacțiilor chimice care au loc a fost efectuate de Chevreul în anul 1786-1889. De la această dată a luat naștere industria de săpun, articol indispensabil pentru omul cult atât din punct de vedere al sănătății cât și al igienei. Dezvoltarea industriei săpunurilor a luat amploare foarte mare completându-se în ultimele decenii cu derivații sulfonați al alcoolilor grași și cu săpunurile neutre de trietanolamină [14, p.287].

Scopul lucrării: De a elabora tehnologia de preparare a săpunurilor.

Sarcinile lucrării:

studiul rolul săpunului în menținerea stării de sănătate;

studiul acțiunii săpunului în contact cu pielea;

determinarea metodelor de obținere a săpunurilor;

elaborarea fazelor de preparare a săpunului.

CAPITOLUL I. REVIUL LITERATURII. SĂPUNUL – AGENT DE CURĂȚARE

Sănătatea astăzi nu mai e considerată ca o absență a bolii ci e tot mai mult înțeleasă ca o „unitate a calităților fizice, mintale, spirituale, menținerea în parametri de normalitate prestabiliți, ce permite astfel individului integrarea în viața socială cotidiană, ocupând în cadrul acesteia un rol cât mai activ conform propriilor capacități”. Între complexul social unde trăiește și această stare de normalitate a individului sub aspect fizic, mintal și emoțional se creează o interacțiune dinamică și o interdependență sănătatea fiind de fapt o calitate a vieții.

Educația sanitară are drept scop conștientizarea abordării sănătății nu ca pe un scop în sine și ca pe un mod de existență și comportare igienică apelând la cele mai noi cuceriri medicale. Educația pentru sănătate este drumul prin care noțiunile și concepțiile medicale cu cel mai practic caracter practic, penetrează în rândul populației sub forma unor reguli și norme. Școala are un rol de bază în integrarea acestor reguli și norme.

Respectarea igienei corporale este o condiție esențială de păstrare a sănătății, iar corolarul acestor acțiuni este menținerea curățeniei pielii.

Pielea este cea prin care venim în contact direct cu lumea exterioară, este cea care menține matricea noastră în cadrul acelorași tipare. Este mai mult decât o „armură” sau „carapace”, dacă ne referim la capacitatea ei de apărare, este mai mult decât un triumf al esteticii naturii, este mai mult decât suma tuturor acestora la un loc.

Pielea joacă un rol indispensabil în ceea ce privește sensibilitatea tactilă, termică și dureroasă, fiind un paznic veșnic treaz al organismului. Este și un organ de excreție, care elimină apa de care organismul vrea să se debaraseze. O dată cu apa se elimină prin piele sunt evacuate clorura de sodiu, ureea și alți produși rezultați din metabolism. Pielea are și rolul de a ne proteja de acțiunea vătămătoare a radiațiilor solare [7, p.104].

Modificările aspectului pielii pot da indicații prețioase asupra unor boli – de exemplu diabet, boli de ficat, hipertensiune arterială, boli infecțioase etc. Pielea este vie și nu e nici pe departe atât de neajutorată în fața agresiunilor pe cât s-ar părea. În fața asaltului microbilor pielea interpune propria capacitate de apărare ale ei. Pe pielea murdară microorganismele se înmulțesc cu repeziciune, ducând în final la apariția unor boli de piele sau a unor boli infecțioase, parazitare sau micotice.

Riscul de contaminare microbiană a produselor alimentare și consecutiv, riscul de apariție a îmbolnăvirilor au făcut ca produsele pentru curățenie (cu efecte antiseptice sau dezinfectante) să fie utilizate pe scară largă, de toată populația. Antisepticul este acea substanță care are proprietatea de a inhiba creșterea microorganismelor sau chiar de a le a distruge (un antiseptic poate acționa atât pe suprafața, cât și în interiorul organismului). Dezinfectantul reprezintă substanța care are proprietatea de a distruge microorganismele din mediul extern (de pe obiecte, de pe suprafețe).

Auzim adesea sau vedem în reclame despre diferite săpunuri sau despre detergenți spre deosebire de alte produse au avantajul de a distruge bacteriile, aproape în totalitate. Activitatea antimicrobiană a unui produs (antiseptic sau dezinfectant) variază foarte mult, în funcție de structura acestuia, de prezența altor particule de natură organică, de concentrația substanțelor antiseptice sau dezinfectante în produsul respectiv, de temperatura mediului sau de alți factori. Deoarece activitatea antimicrobiană variază, există unii termeni mai specifici pentru a o defini. Folosirea terminației de „static” semnifică acțiunea de inhibare a creșterii microorganismelor. Astfel, termenii de fungistatic, bacteriostatic, sporostatic se referă la inhibarea creșterii bacteriilor, a fungilor, respectiv a sporilor. Folosirea terminației de „-cid” semnifică acțiunea de distrugere, de omorâre a microorganismelor. Astfel, termenii de sporicid, bactericid, fungicid, semnifică distrugerea bacteriilor, a fungilor, respectiv a sporilor.

Săpunul a fost considerat a fi principalul mijloc pentru curățare având totodată și efect bacteriostatic, după cum s-a demonstrat mai târziu. Săpunul este obținut prin reacția dintre acizii grași conținuți în grăsimi și soda caustică. Diferența esențială dintre săpun și detergenți constă în faptul că moleculele de săpun se formează în mod natural și sunt biodegradabile, în timp ce detergenții sunt obținuți pe cale sintetică, prin sinteze în laborator (detergenții pot fi sau nu biodegradabili). Săpunurile și detergenții se încadrează în grupa agenților activi de suprafață. Prin micșorarea tensiunii superficiale existente la suprafața membranelor celulare (a bacteriilor, a virusurilor, a fungilor), săpunurile și detergenții determină oprirea dezvoltării acestor microorganisme. Săpunurile servesc ca agenți activi de suprafață, de natură anionică, au capacitate mare de spumare, fiind utili ca antiseptice ale mucoaselor și pielii, dar și ca agenți spălare. Detergenții sunt agenți activi de suprafață de natură cationică, anionică sau non-ionică, fiind utilizați nu numai ca antiseptice ale mucoaselor și pielii, dar și pentru dezinfecția instrumentelor sau altor obiecte sau ca agenți de înmuiere sau spălare. Săpunul își pierde eficiența dacă se folosește concomitent cu detergenți cationici [12, p.238].

Tipuri de săpunuri.

Săpunurile tari. Săpunurile tari se prepară prin saponificarea grăsimilor cu hidroxizi alcalini. În această categorie intră săpunurile obținute din soluție apoasă prin metoda de precipitare cu electroliți. Această operație se mai numește și salifere și constă în adăugare de clorură de sodiu cristalizată sau de soluție apoasă saturată. Săpunurile de miez conțin cel puțin 60% acizi grași. Săpunurile de miez se fabrică prin mai multe procedee: în funcție de materiile prime întrebuințate pentru saponificare. Ca indicație generală pentru obținerea unui săpun de miez se descrie una din cele mai vechi și mai cunoscute metode de lucru:Se topește grăsimea sau amestec de grăsimi într-un cazan de oțel împreună cu circa ¼ apă față de greutatea grăsimii. Continuând încălzirea se adaugă câte puțin dintr-o soluție diluată de hidroxid de sodiu de circa 35* Be până la formarea unei mase omogene. Apoi se adaugă treptat o soluție de hidroxid de sodiu mai concentrată de circa 45*Be și se fierbe până la formarea unei mase transparente care se scurge uniform de pe lopata cu care se și amestecă. Sfârșitul procesului de fierbere se recunoaște prin controlarea reacției săpunului față de fenolftaleină.

Săpunuri moi și săpunuri lichide. Săpunurile moi numite și săpunuri pаstă sunt în general săpunuri de potasiu obținute din grăsimi cu un conținut mare de acizi nesaturați. Ele se fabrică în general din acizi grаși și din carbonat de potasiu având un conținut în acizi grași de circa 40%.

Pentru fabricarea săpunurilor moi se prepară mai întâi un săpun cu un conținut de acizi grași de 45-46% numit “săpun de bаză” acest săpun este redus apoi până la un conținut de acizi grași e 38-40%.

Săpunurile lichide se prepară din săpunuri moi prin diluаre cu apă (de preferință bine distilată).

Săpunuri de toaletă și de ras. Prin săpunuri de toaletă se înțelege săpunuri folosite la spălarea și la îngrijirea pielii. Ele pot fi solide,lichide și în stare de pastă. Pentru fabricarea lor se folosesc numаi grăsimi de calitate superioară. Aceste săpunuri sunt în general colorate și parfumate, ele se fabrică din săpunuri de “bază”. Se admit maxim 0,1%alcalii libere și 0,3 % sare.

Prelucrarea săpunului de bаză. Prima operație este uscarea pentru aceasta săpunul trebuie pentru aceasta tăiat în tăieței cu ajutorul unor mașini speciale numite “raboteze”. Tăiețeii se pun în uscătoare și se ține până când săpunul ajunge la un conținut de acizi grași de circa 80% după uscаre tăiețeii se amestecă în malaxoare cu parfum și cu colorant .

Săpunurile de ras se prepară de obicei, din sterină din ulei de cocos și din glicerină. Sаponificarea se face cu un amestec de soluții de hidroxid de sodiu și de potasiu. La fabricarea acestor săpunuri se dă toată atenția alcalinității libere, care nu trebuie să depășească 0,06%.

Săpunurile praf. Săpunurile praf sunt utilizate mai ales la spălarea rufăriei fine. Ele se prepară din săpunuri de miez care se transformă în tăieței se usucă și se macină într-o moară specială.

De multe ori săpunurile praf se amestecă cu alte ingrediente, în scopul ameliorării calității lor. Astfel de exemplu, ele conțin substanțe chimice de albire produse sintetice cu putere mare de spumare.

Săpunurile industriale. Afară de săpunurile moi despre care s-a tratat mai înainte se mai folosesc în diferite industrii, în special în cea textilă, diferite tipuri de săpunuri. Dintre acestea fac parte numai “săpunurile cu dizolvanți”, care au o acțiune de curățire mai bună datorită capacității lor de a dizolva grăsimile și uleiurile minerale aflate pe fibrele textile.

Dizolvanții folosiți în mod curent sunt: tetraclorura de carbon,tricloroetilena, benzina, acetona. Dizolvanții se introduc de obicei, în timpul preparării săpunurilor, în proporție de 10-50%.

Săpunurile medicinale. Săpunurile medicinale se fabrică în formă de bucăți de pastă, de praf și în stare lichidă. Ele au încorporate anumite substanțe chimice cu acțiune dezinfectantă care nu suferă modificări calitative în amestec cu săpunul. Substanțele chimice folosite în mod curent sunt: formaldehida, acidul salicilic, camforul fenolii,sulful. Mai rar se folosesc și alte substanțe chimice.

Executarea analizei se face după STAS 194-49 [3, p.58].

Săpunul și sănătatea.

Cercetările spun despre săpunul obținut în industrie că ar fi o sursă de diferite tipuri de cancer. Cantități mari de substanțe toxice absorbim în fiecare an din produsele cosmetice. Tocmai din acele cosmeticale care ne promit frumusețea.

Femeile absorb anual 2,3 kilograme de substanțe toxice din produsele cosmetice pe care le folosesc zilnic, arată un studiu britanic publicat în revista In-Cosmetics.

Dacă mai adăugăm și faptul că din cele 10.000-11.000 de ingrediente folosite în produsele de îngrijire corporală, doar 10%-11% sunt evaluate ca fiind sigure pentru sănătate, atunci e posibil să intrăm în contact cu și mai multe substanțe toxice decât spune studiul britanic. Afectate sunt nu numai femeile, ci și bărbații, pentru că și produsele destinate lor – pasta de ras, after-shave, șamponul etc. – au aceleași ingrediente periculoase. Aceste substanțe pot provoca iritații cutanate, îmbătrânirea prematură a pielii și chiar cancer. Solvenții din unele săpunuri, șampoane, geluri de duș, distrug bariera protectoare a pielii, degresează puternic pielea și favorizează pătrunderea substanțelor toxice. Odată pătrunse în piele, acestea ajung în microcapilarele sangvine, în vasele limfatice și apoi în fluxul sangvin, care le răspândește peste tot – în creier, ficat, rinichi, mușchi, grăsime.

Într-un clasament al substanțelor periculoase conduc detașat parabenii, conservanți folosiți la fabricarea produselor de îngrijire a pielii și părului.

Fig.1.1. Parabenii [3, p.74].

Parabenii împiedică dezvoltarea bacteriilor, dar în același timp aceste substanțe mimează efectele estrogenului (hormon sexual feminin), care contribuie la dezvoltarea tumorilor canceroase. În compoziția săpunurilor întâlnim și etanolamina, alcool azotat precursor al colinei și constituent al fosfatidil- etanolaminei (fosfolipid component al membranei celulare).

Fig. 1.2.Etanolamina [3, p.81].

Etanolaminele rezultă dintr-o reacție între oxidul de etilenă (OE), el însuși un rezultat al reacției dintre etilenă, oxigen, și amoniac. Această sinteză produce trei reacții concurente și are ca rezultat formarea a trei tipuri diferite de etanolamine: monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA) și trietanolamina (TEA), denumite astfel după numărul de legături ale OE. Numărul maxim de combinații este limitat de numărul de elemente de hidrogen conținute în amoniac, respectiv trei.

Proporțiile celor trei tipuri de produse menționate anterior în producția totală sunt determinate de configurația instalației de producție, dar pot fi, într-o anumită măsură, controlate prin alegerea raportului („molar”) amoniac/oxid de etilenă. În contact cu nitriții care se găsesc în apă, etanolaminele produc nitrozamine cancerigene.

Fig.1.3. Nitrozaminele. [3, p.92].

Nitrozaminele trec ușor de bariera reprezentată de piele și afectează în special rinichii. Riscul este cu atât mai mare, cu cât etanolaminele sunt prezente și în produsele pentru copii. Aceste substanțe sunt iritante pentru ochi, afectează foliculul pilos și cauzează uscarea și căderea părului.

Substanțele periculoase care se pot regăsi în compoziția produselor de îngrijire pentru copii, sunt acidul salicilic, ureea, coloranții, conservanții în cantitate mare, acidul boric (conținut în pudrele de talc), camforul, fenolul, violetul de gențiană. În funcție de durata utilizării și suprafața de piele pe care se aplică aceste substanțe le pot provoca micuților reacții toxice sau reacții iritativ-alergice, precizează medicul dermatolog [NUME_REDACTAT]. Reacțiile alergice apar la 24-48 de ore de la aplicarea produsului pe piele. La apariția acestora este implicat sistemul imunitar al copilului.

Toate aceste boli care ne afectează grav viața pot fi contactate foarte ușor doar din săpunuri. Restul cosmeticelor contribuie la apariția altor boli, asemănătoare cu cele cauzate de săpunuri.

CAPITOLUL II. PROCESE TEHNOLOGICE DE OBȚINEREA SĂPUNULUI

În societatea primitivă chiar și în zilele de azi hainele erau curățate, cu pietre pe malul mării, sau al unei ape curgătoare. În dicționar „detergent” este definit ca agent de curățare. Detergenții sintetici conțin anumite componente numite substanțe tensio – active.

Săpunul se definește ca o substanță tensio-activă ce este de fapt cea mai veche substanță folosită cam de 4500 de ani. Numele de săpun vine după o veche legendă romană , această legendă se referă la [NUME_REDACTAT] unde erau sacrificate animalele. Ploaia a amestecat grăsimile cu seu, și cu cenușă pe malul râului Tibru. Femeile au observat că acest amestec le ușurează munca, și au început să folosească substanța pentru curățarea hainelor.

Săpunul a devenit cu adevărat important când în anul 1907 s-a transformat în detergent, o firmă germană începând comercializarea detergentului „Persil”. Pe lângă săpunul cu acid carboxilic, „Persil” conținea perbotat de sodiu( NaBO3), silicat de sodiu și carbonat de sodiu. De aici vine și numele perbotat +silicat= Persil.

Până în 1940 săpunul era cel mai folosit detergent. În timpul celui de-al doilea război mondial, lipsa grăsimilor ingredientul principal din săpun, a dus la cercetarea detergenților sintetici. Apoi după război apariția mașinilor automate de spălat a accentuat nevoia unor noi alternative la săpun.

Proprietățile săpunului au fost studiate deosebit de intens, din cauza marelui interes practic al problemei. S-a constat că sărurile acizilor, cu molecule mai mari decât aprox. C6 , arată unele proprietăți prin care se deosebesc în mod caracteristic de sărurile acizilor cu molecule mai mici, de exemplu acetatul de sodiu. Aceste proprietăți specifice de săpunuri sunt deosebit de marcate la sărurile acizilor C12 – C18.

Agenții de spălare sunt clasificați după proprietățile lor ionice (încărcătura electrică) în apă. Astfel distingem 4 mari grupe:

Anionici (încărcătura negativă).

Neionici (fără încărcatură).

Cationici (încărcătura pozitivă).

Amfolitici (încărcătura negativă sau pozitivă).

Detergenții anionici sunt folosiți în detergenții pentru spălătorii și detergenți pentru spălarea vaselor cu mâna. Ei se ionizează în soluție, au proprietăți de curățire excelente, și sunt foarte spumanți. Ex: săpunul, alcoolul etoxisulfat.

Detergenții amfolitici sunt folosiți în igiena personală, și în curățenia casei datorită spumei, blândeței și stabilității. Ei pot fi anionici, cationici sau neionici ,în funcție de pH-ul (aciditatea sau bazicitatea) apei, ex: săpunuri lichide.

Surse de săpun.

Sursele principalele de săpun sunt grăsimile animale și vegetale. Consumul mare de săpun a impus și găsirea altor surse de acizi grași decât grăsimile animale. Astfel o parte din acizii grași utilizați la obținerea săpunului se obțin prin oxidarea alcanilor superiori din petrol. Oxidarea se face suflând aer în parafina topită la 80-1200C în prezența unor catalizatori (săruri de mangan). Acizii formați se separă de parafina nereacționată și se purifică.

Compoziția săpunului.

În compoziția săpunurilor intră grăsimi și uleiuri din plante care conțin trigliceride și alcalii sau săruri de potasiu și sodiu. La început alcalii folosiți la fabricarea săpunului erau obținuți din resturi de plante. Astăzi acest termen este folosit pentru substanțe care sunt baze (opusul acizilor) și care reacționează cu un acid neutralizat. Substanțele alcaline folosite la fabricarea săpunurilor sunt: hidroxidul de sodiu (NaOH) – soda caustică, și hidroxidul de potasiu (KOH).

Fig.2.1 Molecula de săpun [9, p.241].

În cursul procesului de saponificare se formează glicerina. Glicerina (se mai numește și glicerol) este un lichid uleios, incolor, care poate fi natural sau sintetic. Glicerina naturală se găsește în grăsimi (atât în grăsimile de origine animală cât și în cele vegetale) și se extrage din aceste grăsimi prin saponificare. Datorită calităților sale deosebite, glicerina este folosită în medicină și în cosmetică.

Glicerina este o substanță puternic higroscopică, adică are calitatea de a absorbi cu ușurință apa din aer. Această calitate este valorificată de către producătorii de cosmetice, pentru că în contact cu pielea umană, glicerina absoarbe apa din straturile profunde ale pielii și o aduce în straturile superficiale, rezultând o epidermă foarte bine hidratată. În industria cosmetică, glicerina este folosită în majoritatea cremelor hidratante, ca agent de menținere a hidratării. O altă calitate importantă a glicerinei este aceea că, fiind prezentă și în organismul uman, ea nu determină reacții alergice.

Săpunurile sunt substanțe biodegradabile obținute prin hidroliză bazică sau acidă. Puterea de spălare este dată de natura acidului gras, de natura ionului metalic, ca și de concentrația în tenside, substanțe tensioactive, care micșorează tensiunea superficială a lichidelor, favorizând atât dispersia altor substanțe care în mod normal nu se dizolvă în lichidul respectiv.

Fig. 2.2.O picătură de tensidă în apă [2, p.315].

În apele dure (care conțin săruri solubile de Ca și Mg), săpunurile de Na și K se transformă, parțial, în săruri de Ca și Mg ale acizilor grași, greu solubile care micșorează capacitatea de spălare.

Un săpun are formula generală de mai jos și reacționează conform ecuației:

, în prezența H2O.

Săpunul este format din

Gruparea carboxil a săpunului este atrasă de apă și formează gruparea hidrofilă (care “iubește” apa ). Lanțul de hidrocarbură este atras de grăsimi și uleiuri și respinsă de apă și formează gruparea hidrofobă (care “urăște” apa).

Modul de acțiune.

Săpunul are proprietatea de a spăla este dată de existența moleculelor cu afinități diferite față de apă și anume molecula sa are un radical alchil (R-), hidrocarbonat cu peste 8 atomi de carbon, insolubil în apă și care reprezintă gruparea hidrofobă (fără afinitate față de apă) și gruparea carboxil (-COO), ion negativ, care poate realiza legături de hidrogen cu apa – gruparea hidrofilă (cu afinitate față de apă).

Datorită prezenței celor două părți net distincte în moleculă, săpunul are proprietăți tensioactive ( modifică tensiunea superficială dintre faza apoasă și cea organică). Din acest motiv, săpunul are acțiune de spălare.

Tensiunea superficială a unui lichid se explică prin faptul că fiecare moleculă este înconjurată și atrasă de alte molecule. Se creează o tensiune odată cu atracția exercitată de celelalte molecule. Acest lucru face ca apa să ude suprafețele cu care intră în contact și rezultă astfel curățirea suprafețelor respective.

Apa are o proprietate numită tensiune superficială. Fiecare moleculă de apă este înconjurată și atrasă de alte molecule de apă.

Fig.2.3. Micelele săpunului [2, p.321].

Când molecula de apă intră în contact cu alte suprafețe (sticlă, plastic etc …) , se creează o tensiune care face ca picătura de apă să pară rotundă. Tensiunea superficială poate fi observată, punând o picătură de apă pe o suprafață plană. Picătura își va păstra forma și nu se va împrăștia.

În timpul procesului de curățare, tensiunea superficială trebuie redusă, pentru a se răspândi și uda întreaga suprafață. Substanțele chimice care pot reduce tensiunea superficială se numesc agenți tensio-activi și se spune că fac apa mai "udă", dar de asemenea rețin și impuritățile.

Agenții tensio-activi au și alte roluri importante în curățire ca: dizolvarea, emulsionarea și menținerea petei până când se va clăti. Agenții tensio-activi dau și alcalinitate, utilă la îndepărtarea petelor acide.

Când moleculele de săpun vin în contact cu murdăria, formată în special din substanțe insolubile în apă (grăsimi de exemplu), se orientează cu partea hidrofilă spre apă și cu cea hidrofobă spre substanța insolubilă. Astfel aceasta este divizată în particule foarte mici care sunt înconjurate de moleculele săpunului și formează agregate numite micele ce trec în apă și dau naștere unei emulsii. Dacă săpunurile au în compoziție metale alcaline și amoniac sunt solubile în apă și se folosesc pentru curățarea grăsimilor solide.

La contactul cu o soluție apoasă săpunul (sarea de sodiu a unui acid gras) este ionizat R – COONa = Na+ + R – COO. Chiar daca săpunul este un bun agent de curățat, eficienta sa se reduce daca este folosit împreună cu apa dură. Duritatea apei rezulta din prezenta sărurilor minerale mai ales de calciu si magneziu. Sărurile minerale reacționează cu săpunul pentru a forma un precipitat insolubil – spuma (murdărie), care nu se curata ușor. Se atașează pe haine sau alte obiecte din baie sau bucătărie.

Metode de obținere a săpunului.

Săpunurile se pot obține prin mai multe metode astfel avem:

Transesterificare.

Când esterii sunt încălziți cu alcooli acizi sau alți esteri în prezența unui catalizator se poate schimba gruparea alcool sau cea acid. Acest proces se numește transesterificarea el este acelerat de prezența unor cantități mici de acid sau de bază.

Sunt cunoscute trei tipuri de transesterificare:

alcooliza – schimbarea grupărilor alcool;

acidoliza – schimbarea grupărilor acid

schimbarea grupărilor între doi esteri .

Acidoliza și alcooliza sunt procese importante utilizate în procese preparative. Toate cele trei reacții sunt reversibile și pentru deplasarea echilibrului este nevoie de îndepărtarea unuia din produși. Catalizatori cei mai folosiți pentru transesterificarea grăsimilor sunt metalele alcaline, oxizii metalelor alcaline și sărurilor de zinc. Au mai fost folosiți recent și titanații organici. Enzimele pot fi și ele utilizate dacă se dorește obținerea de compuși optic activi. Prin transesterificare se obțin câțiva compuși importanți:

esterii metilici ai acizilor grași se obțin prin alcoliza grăsimilor animale;

dimetiltereftalatul poate fi obținut din deșeurile de polietilentereftalat;

alcoolul polivinilic este obținut prin cataliza bazică a poliacetatului de vinil;

polivinilbutiratul este obținut prin acidoliza poliacetatului de vinil cu acid butiric.

Hidroliza grăsimilor și uleiurilor.

Pentru hidroliza grăsimilor sau uleiurilor cu apa este nevoie de o agitare foarte bună a acestor două faze nemiscibile. Reacția este desfășurată în astfel de condiții încât să existe o solubilitate apreciabilă a apei în faza de ulei (10-25%). Pentru aceasta se lucrează sub presiune mare (40-55 at) în coloane de oțel inox cu înălțimea de 24-31 m și diametrul de 50-130 cm. Oxidul de zinc se adaugă uneori drept catalizator .Grăsimile sunt injectate la partea inferioară a solventului de hidroliză iar apa la vârful lui. Turnul de hidroliză poate fi gol sau poate fi prevăzut cu șicane pentru a asigura o curgere turbulentă, în coloane se înfiltrează și abur în partea superioară se aspiră astfel o curgere în contracurent a apei și a grăsimilor. În condițiile de temperatură și presiune are loc hidroliza esterilor.

Acizi liberi sunt antrenați în curentul ascendent în timp ce glicerina este dizolvată în apă și antrenată descendent. Concentrațiile de glicerină și gliceride sunt din ce în ce mai mici spre vârful coloanei. Etapa determinantă de viteză a procesului este eliminarea glicerinei din amestecul de acizi grași . Săpunul de zinc format prin reacția oxidului de zinc cu acizii grași acționează ca un catalizator de transfer de fază îmbunătățind transferul glicerinei din faza organică în fază apoasă.

Prin separarea glicerinei de acizii grașii se previne reacția inversă de esterificare. La un timp de staționare de 90 de min se obține o conversie a grăsimilor de peste 99%.

Acizii grași obținuți la vârful coloanei de hidroliză mai conțin apă, grăsime parțial hidrolizată și săpun de zinc. Îndepărtarea apei se realizează mai întâi într-un evaporator cu detenta și apoi într-un uscător de vacuum. Produsul uscat este trecut apoi într-un sistem de distilare ce permite separarea acizilor grași purificați (inodori și incolori) de produșii de hidroliză parțială și de săpunul de zinc. Separarea se realizează la o temperatură de 200*C și la presiune scăzuta (1-6mmHg).

Fracția de acizi grași este separată,la rândul ei în trei fracții distincte. Cea mai ușoara este de obicei îndepărtată deoarece are un miros neplăcut. Acizii grași obținuți pot fi utilizați ca atare sau pot fi supuși diverselor transformări. Hidrogenarea a fost folosită mult timp îndeosebi pentru a îmbunătăți culoarea și stabilitatea acizilor grași prin eliminarea speciilor polinesaturate. Ulterior hidrogenarea a fost folosită și pentru modificarea proprietăților fizice ale acizilor grași (întărirea).

Are loc hidrogenarea prin trecerea unui amestec de acizi grași și hidrogen sub presiune peste un catalizator de nichel, după hidrogenare se îndepărtează excesul de hidrogen și urmele de catalizator. Gradul de hidrogenare este determinat de raportul hidrogen: acizi grași, de temperatură, de presiune și de timpul de stationare în reactorul de hidrogenare.În timpul procesului de hidrogenare are loc și izomerizarea parțială a compușilor naturali nesaturați (cis) în forma trans. Hidrogenarea este controlată pentru a se îndeplini specificațiile de calitate dorite.

În etapa de neutralizare are loc reacția acizilor grași cu cantitatea corespunzătoare de baza. Reacția este extrem de rapidă pentru cele mai multe baze (de ex: NaOH sau KOH) și necesită cantități stoechiometrice precum și o bună agitare . Pentru realizarea practică trebuie respectate următoarele condiții:

un raport precis între acizii liberi, sodă, apă și sare;

agitare eficientă pentru a asigura uniformitatea fazei de săpun;

menținerea temperaturii între anumite limite ( reacția este exotermă) pentru a evita fierberea sau spumarea.

Sunt diverse procedee industriale pentru realizarea neutralizării. Procedura generală este de amestecare a acizilor grași preîncălziți cu o soluție apoasă ce conține bază și sare. Acest amestec este pompat în neutralizator unde este recirculat forțat pentru menținerea agitării. Ulterior amestecul de reacție este transferat într-un alt vas pentru separarea săpunului.

Sinteza surfactantilor.

Surfancții se împart în trei grupe: anionici, cationici și neionici. În prima grupă de regulă intră săpunul și un număr de surfactanți sintetici cum sunt sulfanții și solfanții. Surfancții cationici se referă în majoritatea cazurilor la sărurile cuaternare de amoniu. Substanțele superficiale active de acest tip au o largă aplicație la rezolvarea diferitelor probleme legate de udare: hidroliza suprafețelor formarea și distrugerea emulsiilor dispersarea cernelurilor,etc. Surfactanții neionici cum rezultă și din denumirea lor nu sunt electroliți în moleculele lor ca și în moleculele altor surfanctii ca: alcoolipolietoxilati [13, p.401].

Obținerea industrială a săpunurilor.

Săpunul de toaletă (75-99%, acizi grași) și săpunurile medicinale se realizează în următoarele faze:

Tăierea plăcilor de săpun.

Săpunul având 60-63% acizi grași se transformă în tăiței, cu mașină numită raboteză care taie plăcile de săpun în șuvițe subțiri. Tăierea se face cu cuțit acționat de un excentric atașat unei suprafețe plane pe care se așează placa de săpun. Raboteza este amplasată deasupra uscătorului de săpun, astfel încât pe măsura formării tăiețeilor, aceștia alimentează direct banda de intrare a uscătorului.

Uscarea.

Uscarea tăiețeilor are ca scop creșterea conținutului de acizi grași de la 60-63% la 70-75% prin reducerea corespunzătoare a conținutului de apă de la cca. 33% la cca. 18%. Procesul de uscare se efectuează în uscătoare cu benzi care se mișcă în sensuri contrare, benzi transportatoare de sârmă de oțel inoxidabil. Uscarea se face cu aer la 50 – 600C care circulă în aparat de jos în sus. Tăițeii uscați sunt transportați apoi în silozul de stocare.

Fig.2.4. Aparat pentru răcirea săpunului. A – cazan cu presiune (manta dublă); B – gură de încărcare; C – agitator; D – compresor (2-3 at.); R – ventil; E – conductă dublă (încălzitor); Q – ventil încălzit; F – aparat de răcire cu plăci; G – cadru; H – placă de presare mobilă; J – placă de răcire; K – rame; N – conductă pentru distribuția apei; P – preapin; P1 – jgheab pentru scurgerea apei; S – manivelă pentru strângerea plăcilor; T – sistem de desfacere a plăcilor [5, p.146].

Încorporarea.

Încorporarea soluției de coloranți a parfumului, ingrediențelor de supragresare etc. în săpun se realizează într-un malaxor prevăzut cu ax de palete pentru omogenizare.

Uniformizarea și omogenizarea.

Uniformizarea și omogenizarea se realizează prin vălțuire. Valțul are de obicei patru cilindri goi în interior, care se rotesc cu viteze diferite. În interiorul cilindrilor circulă apă de răcire. Încălcarea valțului se face ajungând printre cilindrii valțului. Îndepărtarea săpunului de pe valțuri se face cu ajutorul unor cuțite cu dinți lați.

Fig. 2.5. Aparat cu valțuri [5, p.203].

Prelucrarea cu piloteză.

Piloteza este formată din trei corpuri cilindrice de fontă, cu manta pentru răcire cu apă. De carcasă este fixat un corp demontabil conic, cu manta de încălzire. Elementul activ al mașinii este un șurub elicoidal. Încărcarea mașinii se face prin pâlnie. Săpunul introdus în aparat este antrenat și puternic comprimat de șurubul elicoidal, săpunul fiind obligat să treacă prin placa de oțel găurită. Fragmentele de săpun detașate sunt de nou comprimate puternic laolaltă. După aceste puternice comprimări succesive, banda de săpun iese din piloteză având forma dată de șaiba de profil.

Fig. 2.6. Piloteză: B – pâlnie; A – melc; a – placă găurită; I – cap de formă conică, încălzit (manta dublă); I1 – gură de ieșire a săpunului format; E – șurub; F – roată de melc; A1 – cămașă presel; B – cadrul aparatului; c – șuruburi; J, H, M, L – mecanism de acțiune a melcului [1, p.18].

Tăierea săpunului.

Pe măsura ieșirii calupului de săpun din piloteză acesta este tăiat în bucăți de dimensiunea stabilită, cu ajutorul unui dispozitiv de tăiere rotativ, prevăzut cu sârme de oțel.

Ștanțarea săpunului.

Bucățile de săpun obținute sunt ștanțate folosind ștanțe cu periuțe sau eliciodale.

Ambalarea.

Ambalarea se efectuează manual pentru săpunurile ovale, rotunde, etc. iar pentru cele dreptunghiulare se folosesc mașini automate.

Fabricarea săpunului în epoca modernă.

Primii coloniști americani au dus săpunul în [NUME_REDACTAT] însă abundența materialului lemnos de pe Coasta de Est a [NUME_REDACTAT] precum și exploatarea acestuia au produs o cantitate îndestulătoare de cenușă, iar primii locuitori ai Americii au început să producă săpun în gospodăriile lor.

Tehnologia era simplă: se umplea un butoi pentru leșie cu paie, iar cenușa obținută din lemn era așezată peste acestea. Paiele acționau ca un filtru și păstrau cenușa pentru soluția finală. Se turna apoi încet apă peste cenușă, iar rezultatul era un lichid alcalin denumit în mod obișnuit leșie. Concentrația leșiei se măsura cu ajutorul unui ou care era lăsat să plutească la suprafața lichidului. Dacă oul plutea, concentrația era prea mare, dacă se scufundă, era prea mică. Leșia era considerată perfectă atunci când din ou rămânea deasupra apei o bucată de mărimea unui bănuț. Mai apoi, se curăța foarte bine grăsimea animală, se amesteca cu leșia și se fierbea până când amestecul era atât de tare, încât un băț introdus în vas putea sta în picioare. Săpunul rezultat era moale și gelatinos. Sarea adăugată la sfârșit solidifica amestecul

Chimistul francez [NUME_REDACTAT] în 1791 a patentat fabricarea sodei calcinate din sulfatul de sodiu (denumit și sarea lui Glauber), care este obținut din sarea obișnuită. Acest procedeu oferea posibilitatea producerii unei cantități mari de sodă calcinată de calitate, fără a se tăia hectare întregi de pădure. Singurul neajuns al formulei descoperite de Leblanc era cantitatea mare de produși secundari toxici.

Chimistul belgian [NUME_REDACTAT] (1838-1929) cu douăzeci de ani mai târziu a patentat procedeul Solvay sau amoniacal care este o metodă modernă de producere a carbonatului de sodiu (cenușa de sodă). Sarea comună (clorura de sodiu) este tratată cu amoniac și, apoi, cu dioxid de carbon, prin procese atent controlate, pentru a forma bicarbonatul de sodiu și clorura de amoniu.

Bicarbonatul încălzit produce carbonat de sodiu ca produs dorit. Clorura de amoniu este tratată cu oxid de calciu pentru a produce amoniac (pentru refolosire) și clorura de calciu. Procedeul s-a dovedit de o mare valoare comercială. Importante cantități de carbonat de sodiu sunt utilizate în fabricarea sticlei, a detergenților și a substanțelor de curățare.

[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] a însemnat o creștere fără precedent a cererii de săpun, cerere pe care manufacturierii n-o mai puteau acoperi.

Companiile industriale au început producerea în masă a detergenților din produse pe bază de petrol. Acestea sunt săpunurile pe care le găsim astăzi în rafturile magazinelor.

Săpunurile se obțin prin reacții ale grăsimilor, cu o substanță alcalină, precum soda caustică sau potasa caustică.

Grăsimile sunt produse eterogene, alcătuite dintr-un amestec complex de gliceride (în cea mai mare proporție): ceride, steroli, rășini, substanțe proteice, vitamine și pigmenți ( clorofila, caroten, xantofila). Clasificarea grăsimilor se poate face după diferite criterii, cel mai adesea după proveniență în: animale, vegetale și mixte. Fiecare categorie cuprinde tipuri solide și lichide la temperatura obișnuită. Grăsimile vegetale sunt uleiuri obținute din semințe oleaginoase (floarea soarelui, muștar, rapiță, soia) unele fructe (arahide, măsline, nuca de cocos) germeni (porumb).

Procesul tehnologic de fabricare a uleiurilor vegetale cuprinde 3 etape principale:

pregătirea materiei prime;

obținerea uleiului brut;

rafinarea acestuia.

Uleiul brut se obține prin presare la cald sau la rece, prin extracție cu solvent organic, de obicei benzină, și prin metoda combinată, presare – extracție. Aceste uleiuri sunt supuse apoi rafinării pentru îndepărtarea unor impurități: purificarea mecanică, dezmulcinarea, neutralizarea, decolorarea, dezodorizarea și deceruirea.

Grăsimile animale formează țesutul adipos subcutanat, se găsesc la suprafața organelor interne și în oase. După îndepărtarea resturilor negrase, grăsimea este topită prin metoda la cald – materia primă se află în contact direct cu apa sau aburul, și prin metoda uscată, unde umiditatea este înlăturată prin evaporare. Se pot utiliza grăsimile din seul de bovine, ovine, untura de porc, găini, etc.

Pentru fabricarea săpunurilor e nevoie și de sodă caustică sau Na(OH). În industrie producerea, purificarea și concentrarea Na(OH) se poate realiza prin:

Metoda amalgam.

Metoda diafragmei.

Metoda membrane.

În laborator se poate obține direct din sodiu și apă.

După procesul de condensare se obține soda caustică:

Procesul chimic care are loc între grăsimi și soda caustică se numește saponificare.

Hidroliza/Saponificarea.

Hidroliza poate avea loc în mediu acid sau în mediu bazic.

Sărurile se folosesc ca săpunuri, de aceea reacția se numește și saponificare. La hidroliza cu bază participă toate grăsimile, indiferent de natura lor.

Metoda veche de fabricare a săpunurilor necesitând o instalație simplă (un cazan), constă în fierberea materiei grase cu hidroxid de sodiu în decurs de mai multe ore.

Are loc reacția:

În cazanul de fierbere, la sfârșitul acestei reacții, se găsește un amestec practic omogen. Pentru a separa săpunul se adaugă sare de bucătărie și se lasă în repaus. sarea de bucătărie precipită săpunul. După câteva ore se observă că s-au format două straturi. Stratul superior, ce constă din săpun (care mai conține circa 50% apă), și stratul inferior din 12% NaCl, 5% glicerină, câteva procente de săpun, impurități diverse iar restul, apă. Stratul superior se toarnă în forme, de exemplu în lăzi de lemn, și se lasă să se întărească prin răcire. Blocul de săpun format se taie cu un fir metalic în calupuri, se stanțează cu denumirea fabricii, se usucă într-un uscător cu aer cald și se trimite la depozit. Stratul inferior se supune unor procese de purificare, concentrări și distilări, în vederea separării glicerinei.

Fig.2.7. Fabrica de săpun [10, p.308].

Industria modernă abandonează această metodă, deoarece glicerina este greu de recuperat, iar săpunul obținut nu este de calitate superioară. Într-o instalație modernă de fabricare a săpunului, materialele sunt amestecate și apoi încălzite sub presiune la aproximativ 130 grade C. Reacția produce săpun și glicerină. După înlăturarea glicerinei, prelucrarea săpunului topit continuă până se obține produsul dorit.

Săpunurile tari se fac prin uscarea săpunului topit, adăugarea unor coloranți și parfumuri și formarea calupurilor de săpun.

Săpunurile de toaletă se fac din grăsimi de calitate mai bună și sunt încălzite după uscare pentru a li se reduce umiditatea. Fulgii de săpun se obțin prin solidificarea săpunului pe partea externă a unui valț și apoi răzuirea lui. Prafurile de săpun se obțin amestecând întâi săpun topit cu aditivi care îmbunătățesc și asistă la activarea de curățare a produsului și îmbunătățesc aspectul și densitatea materialelor spălate.

Amestecul este apoi uscat prin pulverizare. Metodele moderne de fabricare a săpunului sunt continue și pornesc de la acizi grași distilați care se pot obține și din materii grase de calitate inferioară, deci ieftine.

Fabricarea continuă a săpunului.

Acizii grași distilați în cazul când se fabrică în apropierea secției de săpun, se aduc sub formă topită, la 50-80°C, pe conducte termoizolate ; la fel se pot aduce și de la distanțe mai mari (de ordinul sutelor de kilometri), în cisterne auto sau de cale ferată de asemenea termoizolate. Hidroxidul de sodiu se aduce sub formă de soluție apoasă, concentrată, în, cisterne. După cum se vede, în figura de mai jos pompa P1 preia acizii grași, iar pompa; P2 – soluția de hidroxid de sodiu din câte un rezervor.

Fig.2.8. Schema fabricării săpunului [10, p.311].

Cunoscându-se indicele de aciditate al acizilor grași și concentrația soluției de hidroxid de sodiu, debitul celor două pompe poate fi reglat în așa fel încât în reactorul cilindric, prevăzut cu trei șicane și trei agitatoare, să intre cantitățile stoechiometrice din cei doi reactanți. În practică este foarte important ca săpunul să fie neutru. Un exces de hidroxid de sodiu (alcalinitate liberă) provoacă degradarea țesăturilor supuse spălării sau pielea de pe mâini. În schimb, un exces de acizi grași diminuează puterea de spălare. Săpunul brut care iese din reactor trece printr-un pH-metru special care corectează în mod automat deficiențele, injectând după nevoie hidroxid de sodiu sau acizi grași în cantitatea necesară obținerii unei bune neutralități. Procesul de saponificare are loc la presiunea de 3 atm și durează 30 de minute.

Fabricarea săpunului de rufe.

La fabricarea săpunurilor de rufe se folosesc grăsimi lichide sau solide, apă, sodă caustică la care se poate adăuga și făină de grâu. Se folosește echipament de protecție, mănuși, ochelari. Grăsimile, cca. 3 kg. sunt topite în bain-marie ( își trage originea din alchimie căci bain-marie (baia Mariei ) face referire la Maria din Israel, sec. III î.e.n, Alexandria, care a inventat și alte ustensile pentru alchimie). Făina se amestecă cu aproximativ 1 kg. de grăsime.

1 kg de sodă caustică se toarnă în cca. 5 l. de apă, și se amestecă până la dizolvarea completă. În acest amestec se toarnă făina amestecată cu grăsimea și restul de grăsime, și se amestecă continuu până se obține o compoziție de consistența unei budinci.

După ce este preparat, săpunul se toarnă în forme de lemn și se lasă “la odihnă” 24-48 de ore, pentru ca reacția de saponificare să continue. După ce este scos din forme, poate fi tăiat și pus la uscat cca. 4-6 săptămâni. Deoarece în timpul procesului de fabricare săpunul natural nu este supus nici unei surse termice, proprietățile ingredientelor folosite se păstrează active și în produsul final.

Procesul de uscare și de maturare este esențial pentru caracteristicile finale ale unui săpun natural: printre altele rezistă mai mult la utilizare, este mai emolient și foarte blând cu pielea. Săpunul natural se aseamănă întrucâtva cu un vin bun: îi trebuie un timp pentru a-și definitiva calitățile.

Fabricarea săpunului de toaletă.

Se utilizează în acest scop un amestec de acizi grași de calitate superioară, proveniți din ulei de cocos, grăsimi animale, uleiuri vegetale etc., cu colofoniu de culoare foarte deschisă. Se lucrează în instalația descrisă mai sus. Blocurile de săpun, se taie în felii subțiri și se introduc într-un uscător cu aer cald după care se amestecă pe valțuri cu diferite ingrediente, coloranți și parfumuri. Masa obținută se presează în forme corespunzătoare, purtând inscripții cu denumirea săpunului, după care urmează ambalarea în cartoane individuale și apoi, în lăzi.

Fig.2.9. Fabrica de săpun, ambalarea [7, p.48].

Fig. 2.10. Fluxul de fabricare industrială pentru obținerea săpunului de tualetă (flux continuu) [4, p.278].

Săpunurile de toaletă trebuie sa fie cât mai neutre, pentru a nu fi iritante. Astfel, trebuie fabricate din grăsimi purificate și în orice caz supergresate cu lanolina, derivați ai lanolinei,colesterina sau cremă în cazul folosirii lor pentru tenurile uscate sau sensibile.

Principalele indicații pentru săpunurile medicinale sunt:

săpunul de sulf este recomandat în seboreea pielii, contra acneei, precum și împotriva mătreței grase a pielii capului. În rețeta se utilizează sulf precipitat, în proporție de 10 % ;

săpunul gudron-sulf conține 5 % gudron și 10 % sulf. Este indicat pentru îngrijirea pielii grase, combaterea mătreței grase, a pielii sensibilizate de enzeme, ca și boli parazitare (diferite ciuperci);

săpunul ichtiol conține 3 % inchtiosulfonat de amoniu. Este recomandat pentru combaterea diferitelor inflamații ale pielii, coșuri, acnee etc.;

săpunul borax se recomandă în general persoanelor cu pielea sensibilă.

Fig.2.11. Fluxul de fabricație manufacturierea pentru obținerea săpunului organic (flux discontinuu) – metoda „la rece” [4, p.309].

Săpunurile altor metale.

Săpunurile metalelor alcaline sunt solubile în apă, spre deosebire de săpunurile metalelor grele, care sunt insolubile în apă, dar solubile în hidrocarburi. Acest lucru prezintă o mare importanță practică, deoarece avem posibilitatea să utilizăm metalele grele drept catalizatori omogeni în diferite procese chimice.

Săpunul de casă.

Un mod de prevenire a acestor efecte nedorite, ar fi utilizarea săpunului de casă fabricat manual din ingrediente naturale prin metoda “la rece”, în cursul căreia nu este utilizată nici o sursă termică, care este un proces lent ce păstrează active proprietățile ingredientelor folosite.

[NUME_REDACTAT] la mijlocul anilor 1970 a scris o carte foarte simplă, cu titlul: “Săpunul: cum să-l produci și să te bucuri de el” și a dat cumva semnalul pentru renașterea producerii manuale a săpunurilor fine. Tradiția a continuat prin activitatea plină de inventivitate a [NUME_REDACTAT] în domeniul producerii săpunurilor și a plantelor medicinale, la sfârșitul anilor ‘80, precum și prin contribuția horticultoarei [NUME_REDACTAT] la sfârșitul anilor ‘90, care produceau săpun natural, fin și relaxant, pe bază de ulei de măsline, parfumat cu uleiuri esențiale pure și având în textură diferite plante.

Fig.2.12. Fabricarea săpunui de casă [8, p.72].

Săpunurile naturale pot fi produse manual din uleiuri vegetale, îmbogățite cu plante și extracte din plante, miere, argilă, lapte de capră și uleiuri esențiale.

Astfel, se poate fabrica săpun pentru o gamă variată de necesități:

pentru piele sensibilă: cele mai bune sunt cele pe bază de apă termală , calmând pielea uscată , sensibilă și predispusă la alergii.

Apa termală reduce acneea , excesul de sebum și eczemele. Aceste săpunuri oferă o îngrijire delicată specială pentru acest tip de piele.

săpunuri împotriva celulitei : pentru această problemă există săpunuri pe bază de ulei de rozmarin și ienupăr. Un astfel de complex activ reduce celulita, îmbunătățește circulația sangvină și elimină surplusul de apă și toxine. Rozmarinul tonifică organismul iar ienupărul contribuie la îmbunătățirea metabolismului pielii.

săpunuri cu efect exfoliant: săpunul cu granule de ceai verde și vitamina A este ideal pentru exfolierea facială și corporală, mai ales dacă este însoțit de mișcări circulare ușoare pe pielea udă.Ceaiul verde are și efectul de refacere a pielii.

săpunuri activatoare ale circulației: săpunurile care conțin scorțișoară și ulei de măsline, contribuie la buna circulație a sângelui și au propietăți de regenerare a pielii.

și mai există și săpunuri cu ulei de ricin care elimină mătreața și stopează căderea părului, redându-i vigoarea și strălucirea.

Importanța săpunului natural.

Fig. 2.13. Săpunuri naturale [1, p.29].

Pielea absoarbe cu ușurință o varietate de lichide și substanțe solubile în ulei prin intermediul porilor. Din moment ce atât substanțele benefice cât și cele dăunătoare sunt absorbite cu ușurință, trebuie să fim atenți ce produse folosim.

Pielea noastră acționează ca o barieră protectoare, chiar autovindecându-se în cazul anumitor vătămări sau răni, însă fiecare expunere toxică afectează această barieră și inhibă capacitatea sa naturală de a funcționa. Pentru ca săpunurile naturale să fie totodată și produse de îngrijire, trebuie să se folosească un amestec de uleiuri vegetale (măsline, floarea soarelui, cocos, palmier, ricin, etc), fiecare dintre acestea aducând anumite proprietăți în produsul final (condiționare a pielii, hidratare, înmuiere a țesuturilor, curățare). Se amestecă uleiurile vegetale cu o anumită cantitate de sodă caustică dizolvată în apă, ceai sau suc de fructe. În cazul în care se utilizează mai multe tipuri de uleiuri, acestea trebuie cântărite separat deoarece fiecare are un indice de saponificare diferit (adică necesită o cantitate diferită de sodă caustică pentru a se transforma în săpun). Calcularea necesarului de sodă caustică și de apă.

Îmbogățirea săpunului cu plante, extracte de plante (uleiuri în care în prealabil s-au macerat mușețel, gălbenele, levănțică, măceșe, cătină, s.a., o listă lungă, aleasă în funcție de calitățile particulare ale plantelor și efectele lor asupra pielii) și alte ingrediente “balsam” pentru piele precum mierea, propolisul, laptele de capră, diverse argile și uleiuri esențiale.

Cele mai folosite uleiuri sunt:

Uleiul de floarea soarelui (de preferat presat la rece). Este cel mai des întâlnit în supermarket și cel mai ieftin, dar proprietățile lui în săpun nu sunt strălucite. Înmoaie săpunul așa că nu se vor folosi mai mult de 15% din cantitatea totală de grăsimi.

Uleiul de măsline – în săpun nu trebuie ulei extravirgin ci este bun uleiul de măsline rafinat. El previne uscarea pielii, o menține tânără și elastică. Acest ulei poate fi folosit ca bază pentru săpun 40-70% sau chiar 100%.

Uleiul de cocos – este un ulei saturat, folosit în general în bucătăriile asiatice. Produce spumă abundentă și la duritate. Însă mai mult de 20-30% duce la uscarea săpunului.

Uleiul de palmier – acest ulei are caracteristici foarte bune în obținerea unui săpun tare și o spumă cremoasă și persistentă, însă nu singur ci în combinație cu uleiul de măsline și cu cel de cocos. Nici din el nu e indicat să se folosească mai mult de 20%.

Uleiul de ricin – este cunoscut mai mult ca tratament pentru păr sau gene. Menține hidratarea pielii și se poate folosi tot maxim 20%.

Se mai pot folosi și uleiul de porumb, de soia sau diverse amestecuri între ele și cel de floarea soarelui. Pot fi folosite în proporție de maxim 20% din cantitatea totală de grăsimi.

Exemple de amestecuri care pot fi folosite pentru prepararea săpunurilor:

200g ulei de cocos, 400g ulei masline, 100g ulei ricin, 200g ulei palmier, 100g ulei floarea soarelui. 275-412 ml apa/ 148 gr soda;

400 ml. ulei masline + 200 ml. ulei floarea soarelui + 200 ml ulei palmier + 200 porumb / 250-375 lichid / 128 gr. soda;

200 ml ulei masline + 200 palmier + 100 floarea soarelui + 200 unt +200 cocos / lichid 225-338 ml / 127 gr. soda;

200 ulei masline + 200 unt + 100 ulei floarea soarelui +200 palmier / 175-260 ml lichid / 93 gr. soda.

Partea experimentală.

Pentru săpunuri se folosesc grăsimi lichide sau solide, apă, sodă caustică la care se poate adăuga și făină de grâu. Se folosește echipament de protecție, mănuși, ochelari. Grăsimile, cca. 3 kg. sunt topite în bain-marie ( își trage originea din alchimie căci bain-marie (baia Mariei ) face referire la Maria din Israel, sec. III î.e.n, Alexandria, care a inventat și alte ustensile pentru alchimie). Făina se amestecă cu aproximativ 1 kg. de grăsime.

1 kg de sodă caustică se toarnă în cca. 5 l. de apă, și se amestecă până la dizolvarea completă. În acest amestec se toarnă făina amestecată cu grăsimea și restul de grăsime, și se amestecă continuu până se obține o compoziție de consistența unei budinci.

După ce este preparat, săpunul se toarnă în forme de lemn și se lasă “la odihnă” 24-48 de ore, pentru ca reacția de saponificare să continue. După ce este scos din forme, poate fi tăiat și pus la uscat cca. 4-6 săptămâni. Deoarece în timpul procesului de fabricare săpunul natural nu este supus nici unei surse termice, proprietățile ingredientelor folosite se păstrează active și în produsul final.

Procesul de uscare și de maturare este esențial pentru caracteristicile finale ale unui săpun natural: printre altele rezistă mai mult la utilizare, este mai emolient și foarte blând cu pielea. Săpunul natural se aseamănă întrucâtva cu un vin bun: îi trebuie un timp pentru a-și definitiva calitățile.

Săpunurile de toaletă trebuie sa fie cât mai neutre, pentru a nu fi iritante. Astfel, trebuie fabricate din grăsimi purificate și în orice caz supergresate cu lanolina, derivați ai lanolinei,colesterina sau cremă, în cazul folosirii lor pentru tenurile uscate sau sensibile.

Comparație între diverse procese de obținere a săpunului.

Saponificarea directă a grăsimilor este bine cunoscută că are avantajele unui echipament simplu și al unor costuri de operare mici. Dezavantajele metodei sunt date de randament scăzut de recuperare a glicerinei, necesită materii prime de calitate pentru obținerea unui săpun bun,flexibilitate scăzuta la variații ale materiei prime.

Procesul de hidroliză/neutralizare este mult mai flexibil față de utilizarea a diverse materii prime, permite hidrogenarea parțială a acizilor grași și obținerea de formulări complexe de săpunuri.

Totuși acest proces necesită echipament specializat (coloana de hidroliză sisteme de hidrogenare și neutralizare) și are consumuri energetice mult mai mari.

Pentru procedeul prezentat materialele prime sunt etilena și oxigenul. Etilena trebuie să aibă un conținut de monoxid de carbon,sulf și acetilenă suficient de scăzut pentru a putea fi compatibilă cu acest procedeu. Ea poate conține metan care nu deranjează procesul. Cu tot prețul sau de cost ridicat oxigenul este preferat aerului deoarece utilizarea lui evită pierderile de etilenă prin antrenarea cu azot la nivelul gazelor de purjă. Drept catalizator se utilizează argintul depus pe suport cu adaosuri de promotori care sunt pe bază de oxizi ai metalelor alcaline și alcalino-pământoase.

Reactorul de oxidare de tip tubular cu catalizatorul plasat în țevi este operat în următoarele condiții:temperatura 200-300*C, presiune între 10 și 30 de bari, timp de contact cu catalizatorul între 1-4 secunde.

Selectivitatea oxidării etenei la etilen-oxid depinde de condițiile de lucru și în special de temperatura de reacție. Astfel, selectivitatea crește cu scăderea temperaturii,dar există totuși un domeniu optim de temperatură determinat de considerații economice.

Datorită reacțiilor succesive de oxidarea produsului principal în produși de oxidare completă, selectivitatea scade cu creșterea conversiei hidrocarburii. De aceea, pentru obținerea unei conversii generale mai ridicate, procesul se realizează la conversii mici.

Separarea oxidului de etilenă format de etenă nereacționată se face prin absorbirea în apă, într-o coloană cu umplutură. Pentru a ușura dizolvarea de etilenă în apă coloana lucrează sub presiune.

Etena nereacționată se recirculă oxidul de etilenă se separă din soluția apoasă cu ajutorul unei coloane de desorbție. Apa separată se recirculă la adsorbție. Purificarea oxidului de etilenă se realizează prin distilare utilizând o coloană cu talere [6, p.108].

Exemple de săpunuri.

Sapo kalinus (săpun de potasiu, săpun moale) – F.R.IX. se prepară prin saponificarea uleiului de in cu hidroxid de potasiu, în prezența alcoolului la o temperatură de 70-800C. este o masă moale, vâscoasă galbenă brună, semitransparentă, solubilă în apă. Soluțiile apoase au reacție slab alcalină. Se folosește pentru uz extern ca agent emulsionant.

Fig. 2.14. Săpun de potasiu [11, p.181].

Săpunurile medicamentoase livrate de industria noastră sunt: săpun cu sulf 10%, ichtiol 5-10%, borax 10% și cu antiseptice cu fenilmercuriborat sau acetat.

Fig.2.15. Săpun cu sulf [11, p.185].

Sapo medicinalis (Sapo durus) se poate prepara prin saponificarea unui amestec în părți egale ulei de floarea soarelui și untură de porc cu hidroxid de sodiu. Se întrebuințează și intern, în cantități mici, în pilule sau în supozitoare laxative.

Sapo stearini se obține prin saponificarea stearinei cu carbonat de sodiu. Este mai stabil decât săpunul medicinal obișnuit, având o tendință mai redusă de râncezire.

Săpunuri cosmetice: deosebim: săpunuri grase care sunt neutre și conțin grăsimi nesaponificate, săpunuri cu glicerină, săpunuri cu lanolină, săpunuri pentru copii care sunt săpunuri neutre, grase preparate din materii prime de calitate superioară, săpunuri cu grăsimi animale (Nivea), etc. [11, p.192].

CONCLUZII

Am constat că:

Săpunurile sunt preparate farmaceutice constituite din sărurile alcaline ale acizilor grași superiori mai ales ai acizilor stearic, palmitic, oleic, precum și ale acizilor grași ai uleiurilor vegetale. Săpunurile prezintă produse semifinite și servesc ca excipienți la prepararea unor forme farmaceutice de uz extern.

Proprietatea săpunului de a spăla este dată de existența moleculelor cu afinități diferite față de apă și anume molecula sa are un radical alchil (R-), hidrocarbonat cu peste 8 atomi de carbon, insolubil în apă și care reprezintă gruparea hidrofobă și gruparea carboxil (-COQ), ion negativ, care poate realiza legături de hidrogen cu apa – gruparea hidrofilă.

Săpunul înlătură murdăria deoarece în contact cu apa acesta reduce tensiunea de suprafață a acesteia făcând-o să se împrăștie și să ude suprafețele. Tensiunea de suprafață a unui lichid se explică prin faptul ca fiecare moleculă este încercuită și atrasa de alte molecule. Se creează o tensiune odată cu atracția exercitată de celelalte molecule. Acest lucru face ca apa să ude suprafețele cu care intră în contact și rezultă curățirea suprafețelor respective.

Săpunurile se pot obține prin mai multe metode astfel avem: transesterificarea, hidroliza grăsimilor și uleiurilor și sinteza surfactanților.

Obținerea industrială a săpunurilor se realizează în următoarele faze: tăierea plăcilor de săpun, uscarea, încorporarea soluției de coloranți, a parfumului, uniformizarea și omogenizarea, prelucrarea pe piloteză, tăierea săpunului, ștanțarea săpunului și ambalarea lui.

Prepararea săpunurilor comportă următoarele faze: determinarea indicelui de saponificare a grăsimilor luate în lucru, saponificarea grăsimilor cu alcalii evitând excesul fiindcă irită pielea, separarea săpunului se face prin salefiere cu clorura de sodiu adăugată în timpul fierberii. La răcire săpunul se separă la suprafață iar în soluția de clorură de sodiu se află glicerina și excesul de alcalii.