（转）洗衣皂和香皂的制备
2015-04-24 19:48阅读：
一、洗衣皂的制备
（－）洗衣皂的组分
洗衣皂(Household
soap)的主要成分是脂肪酸钠，根据洗衣皂的国家标准（GB
8ll－87），洗衣皂归纳为A型和B型两种。A型干皂脂肪酸含量大于43％；B型干皂脂肪酸含量大于54％，高级洗衣皂中脂肪酸含量也可达到70％以上。除脂肪酸盐外，为了改进肥皂的性能，提高去污能力，调整肥皂中脂肪酸的含量，降低肥皂的成本，使织物留香，在肥皂配制时还需要加入一定的填料和香精等组分。
1．水玻璃
水玻璃（Sodium
silicate）又称为泡花碱，是洗衣皂中添加的填料之一，其组成为Na2O∶SiO2为1∶2.44的。它既可以在洗涤过程中对污垢起到分散和乳化作用，又能使肥皂光滑细腻，硬度适中。但是水玻璃添加过多会使肥皂收缩变形、冒霜。据国外资料介绍，如果将碱性的水玻璃先用等当量的脂肪酸中和，形成肥皂与硅酸的胶体，经研磨分散后加入到肥皂中，可制成SiO2含量高，质地坚硬、泡沫丰富的肥皂。
2．钛白粉
钛白粉即二氧化钛（Titanium oxide），可以增
加肥皂的白度，改善真空压条皂发暗的现象，为肥皂增加光泽。同时还能降低肥皂的成本。一般添加量为0.1
％～0.2
％。
3．碳酸钠
碳酸钠（Sodium
carbonate）的加入可以提高肥皂的硬度，而它本身是碱性盐，也可以中和部分未皂化完的游离酸，一般添加量为0.5%~3.0%
，应将它与泡花碱溶液混匀后一起加入。
4．荧光增白剂及色素
荧光增白剂(Fluorescer)也是肥皂增白的染料之一，加入量很少，一般为0.03
％～0.2
％；色素（Pigment
）的加入主要是掩盖原料的不洁感。色素以黄色为主，有酸性金黄G
（酸性皂黄），也有加蓝色群青的肥皂。
5．钙皂分散剂
为了防止肥皂在硬水中与Ca
2 、Mg
2
生成不溶于水的皂垢，降低表面活性；也为了减少皂垢凝聚使织物泛黄发硬，失去光泽和美感，在肥皂中需添加钙皂分散剂（Lime
Soap Dispersing
Agent）。钙皂分散剂也是一种表面活性剂，这些表面活性剂分子中都有较大的极性基团，并能与肥皂形成混合胶束，从而防止了肥皂遇Ca
2
、Mg
2
后，形成疏水性的脂肪酸钙胶束，形成皂垢。常用的钙皂分散剂有：椰子油酰单乙醇胺、烷基酰胺、聚氧乙烯醚硫酸盐、牛油甲酯磺酸钠等表面活性剂，对钙皂都有分散作用。
6．香精
普通的洗衣皂加香只是为了遮掩原料不受欢迎的气味，一般可加入低档的芳香油及香料厂的副产品，如紫罗兰酮脚子等；高级洗衣皂则要求洗后有一定的留香时间，因此需加入质量较好的、气味浓郁的香精，如香茅油之类的香精，用量一般为0.3
％～0.5
％。
（一）
洗衣皂的加工方法
1．
洗衣皂的加工工艺
一般以皂基加工生产洗衣皂的生产工艺可分为以下几个工序，如图2
—4
所示：
填料、香精
↓
皂基 → 调和
→ 冷凝 →
切块 → 干燥
→ 打印 →
装箱 →
成品
2．洗衣皂的生产方法
洗衣皂的生产常有框板法和真空干燥冷却法。前者属于肥皂的传统工艺，在发达国家已淘汰；后者属于连续化成型制皂工艺，产品质量优良，生产效率高，是目前的主要生产工艺。
（1
）框板法
在皂基中加入添加物，经均匀混和后，注入框板内，使之冷却固化，然后切断成型。为了使其迅速冷却，提高生产效率，可使用冷却框板。因此这种方法又称冷板车法。
用这种方法制成的肥皂较坚硬，入水不易糊化，但发泡性较差。由于肥皂中水分含量较多（可达25
％～30
％），经长期存放后易收缩变形。
（2
）真空干燥冷却法
皂基及其他添加组分在配料罐中调和及均化，温度维持75
～95
℃。配好的肥皂料浆经过过滤器，再用泵打入真空冷却室，使其冷却凝固。冷却室内仅维持3.3kPa
的压力，使水的沸点下降到26
℃，这样当90
℃的料浆从喷口喷出时，其中水分急剧汽化，肥皂温度也迅速下降到26
℃以下，并固化在筒壁上，被旋转的刮刀铲下，铲下的皂片落入锥形底下面的压条机料斗里，进入螺杆压条机，被挤压成连续的皂条，再被切块机切成规定形状的皂块。
刚切好的皂块含水分较多，质地松软，不能立即打印成型，需要送入烘房进行烘晾。皂块排列在输送带上进入烘房，在烘房内停留15
～20min
。烘房分前后两段，前段吹热风，使肥皂表面的水分干燥；后段吹冷风，使肥皂表面冷却变硬，以利于打印成型。
真空干燥冷却法的设备最主要部分是真空冷却室，它是一个圆柱形铸铁容器，顶、底均为锥形，筒内装有紧贴壁身的转动刮刀，由空心转轴带动，物料通过空心轴经喷嘴喷到筒壁上。安装在同一轴上的刮刀比喷口超前90
º，这样皂基附在筒壁上旋转3
／4
周后被刮下。
二、香皂
（一）香皂应具备的性质
香皂(Toilet
soap)
是常用的人体清洁用品，对其质量的要求高于洗衣皂，一般应具备以下的基本性能：（1
）含游离碱少，不刺激皮肤。（2
）外形轮廓分明，贮存后不收缩、不开裂。（3
）在水中溶解能力适度，在温水中不溶化崩解。（4
）能产生细密而稳定的泡沫。（5
）洗净力适当，使用后皮肤感觉良好，洗后留幽香。
（二）香皂的组分
人们对香皂性能、外观等要求随着生活水平的提高不断增高，香皂中除了含有脂肪酸盐外，还添加了诸如填料、香料、多脂剂等添加剂，以改善香皂的性能，满足市场需要。
1．
填料
填料(Stuffing)
是为了改善香皂的透明度、掩盖原料的颜色所加入的添加剂，对香皂产品的质量影响较大。常有的填料有：
（1）
钛白粉与荧光增白剂
与肥皂一样，钛白粉的主要作用是增加香皂白色，降低透明度，特别使用在白色香皂中，也有的配方中以氧化锌代替钛白粉，但氧化锌的效果略差一些，一般加入量为0.025%~0.20%
。荧光增白剂可吸收日光中紫外光，与黄光互补，香皂皂体具有增白效果，通常加入量不超过0.20%
。
（2）
染料与颜料
香皂赏心悦目的色彩是受到人们喜爱的主要原因之一。着色剂的加入可以调整香皂的色彩。通常用染料为香皂整体着色，用颜料为皂体局部着色。常用的有：皂黄、曙色红、锡利翠蓝等染料、酞菁系颜料和它们的配色色料。对这些着色剂的要求是：不与碱反应、耐光、水溶性好，色泽艳丽。
2．
多脂剂
香皂中皂基的碱含量较高，对皮肤有脱脂性，刺激性较大，为了减少这些副作用，加入多脂剂可以中和香皂的碱性，洗后留在皮肤表层，使皮肤滋润光滑。常用的多脂剂有：硬脂酸、椰子油酸、磷脂、羊毛脂、石蜡等，可单独使用，也可混合使用，加入量一般为：1.0%~5.0%
。
3．
杀菌剂
为了杀死在皮肤表面聚集的细菌，消毒表皮，需在香皂中加入杀菌剂(Bactericide)
。常用的有：秋兰姆、过碳酸钠，加入量为：0.5%~1.0%
。目前也可选择杀菌祛臭的中草药代替杀菌剂。
4．
香精
香精既可以掩盖皂基原料的气味，又可以使香皂散发清新怡人的香味，受到人们的欢迎。香皂根据不同的使用对象采用不同类型的香精，常用的香型有：花香型、果香型、青香型、檀香型、力士型等，加入量为1.0%~2.5%
。但需注意香皂配方中应选择留香时间长，耐碱、遇光不变色、与香皂颜色一致的香精。
5．
抗氧剂
为了阻止香皂原料中含有的不饱和脂肪酸被氧、光、微生物等氧化，产生酸败等现象，需加入一定的抗氧化剂(Antioxidants)
。一般要求抗氧剂应溶解性较好，对皮肤无刺激，不夹杂其他气味等。常用的抗氧剂有：泡花碱，用量为1.0%~1.5%
；2,6-
二叔丁基对甲基酚，用量为：0.05%~0.1%
。
6．
螯合剂
为了阻止香皂皂基中带入的微量金属，如铜、铁等对皂体的自动催化氧化，常加入金属螯合剂(Chelating
agent)EDTA
（乙二胺四乙酸二钠），一般添加量为0.1%~0.2%
。
（三）香皂的生产工艺
由皂基生产香皂的工艺流程示意图如图2-6
：
填料、香精、着色剂、抗氧化剂
↓
皂基 → 干燥
→ 拌料 →
均化 → 压条
→ 切块 →
打印 → 包装
→ 成品
图2-6 香皂加工工艺示意图
1．干燥
用于制造香皂的皂粒或皂片的脂肪酸含量标准为80
％左右，含水分10.5
％～12.5%.
因为皂基含水量过高，因此需要干燥脱水。皂基干燥的方式主要有下列几种：
（1
）热空气干燥：热的皂基首先在冷却辊筒上制成0.5mm
厚的皂带，然后送入烘房，用热空气干燥。此种方法取得的皂片较厚，含水分可能不均匀，耗热量大。
（2
）闪急蒸发干燥：皂基料浆先加热到120
～125
℃，水分不断蒸发，维持一定的压力，然后由喷口快速进入常压的闪急蒸发器内，压力降低，部分水分即迅速蒸发掉，达到干燥的目的。高浓度的皂浆落到辊筒上被冷却固化，铲下后即成皂片。该法设备简单，能耗较低，但常压干燥不均匀，会使产品过干，有砂粒感。
（3
）真空干燥：该干燥装置在洗衣皂的连续生产法中已经介绍过，在此不再重复。但是香皂干燥要求皂基预热温度比肥皂高。三种方法中，这种产品的质量最好，但设备复杂，投资大。
（4
）多级混合干燥：为了弥补前三种单一干燥的不足，可以将它们结合起来形成多次干燥，提高产品质量，降低能耗。如闪急蒸发干燥与真空干燥的结合等。
2．混合
混合又称拌料，此工序是将制造香皂的各种原料按配方混和均匀。因各种添加剂状态不同，为使它们与皂片均匀分散，须在搅拌机中进行混合，搅拌机是螺带式的，可将物料前后翻动使之混和均匀。混合以后的原料再进行均化处理。
3．均化
均化处理就是借研磨或挤压等机械作用，将皂片与其他组分混合得更加均匀，同时使香皂的晶型发生转变，使之大部分转变为β相，即改善了香皂的应用性能：质地硬、泡沫丰富等。
均化设备有辊筒研磨机及精制压条机两种。辊筒研磨机是借辊筒的研磨作用使香皂的晶型转变。精制压条机是一种连续化的均化装置，在压条机的出口部分安装了多层的多孔挡板筛网，在螺杆压力推动下，皂片与其他添加剂被强行推过孔板及筛网，受到挤压分散和剪切作用而达到转相的目的。
如果先经过精制压条机，再经研磨，则可取得更佳的均化效果。
4．压条成型、切块、打印
压条成型是将经均化的皂粒经真空压条机压制成一定截面积的条形。压条机带有真空室，皂片进入后由真空室抽去皂条中的气泡，然后挤压成型。皂条的截面积可以调节，以便控制皂块的重量。
切块机具有可回转的链条圈，切割皂条的刀片安装在链条上，链条转动时可带动刀片连续切皂。
打印是将切割后的皂块在印模中压成规定的形状，并压出花纹或商标符号。打印要求印迹清晰、丰满，皂块不能粘模。现代打印机可采用冷冻印模，将印模的温度降低，从而防止粘模现象。如图2-7
是500kg/h
香皂成型线流程图。
（四）其他品种的香皂
目前肥皂、香皂的品种都趋向于多样化、专用化，如老年人专用的、婴儿专用的、护肤的、杀菌的香皂和液体香皂及透明皂等，在此简单介绍几种比较常见的品种。
1．透明皂
透明皂（Transparent
soap
）呈透明状，具有晶莹剔透的外观。据McBain
的研究，透明皂的结晶非常微细，其微细程度小于可见光的波长，因此光线能透过。
透明皂有两种，一种是“加入”式透明皂，采用椰子油、橄榄油、蓖麻油等含不饱和脂肪酸较多的油脂为原料，混合油脂凝固点应在35~38
℃之间，不经过盐析，生成的甘油留在肥皂中有助于透明。此外添加多元醇、蔗糖、乙醇等作透明剂，还可加入结晶阻化剂提高透明度。透明皂所用原料必须高度纯净，否则会引起浑浊。而且为了获得微细的肥皂结晶，结晶过程须非常缓慢。但这类“加入”式透明皂，因脂肪酸含量低，好看不耐用。
另一种透明皂为“研压”式透明皂，也称为半透明皂（Translucent
soap
），它的脂肪酸含量高，一般在70
％左右，它是通过多次机械研磨、挤压等加工使原来不透明的肥皂晶型转变成透明状态的晶型。这类半透明皂一般不加入多元醇、蔗糖、乙醇等透明剂，因此呈半透明状，但与透明皂相比，较硬，耐用，价格便宜，通常用作高级洗衣皂。
表2-4
透明皂参考配方
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
精制牛油
0.
15
30%碱液
0.30
香精、色素
少许
|
椰子油
0.
15
乙 醇
0. 12
|
蓖麻油
0.20
蔗 糖
0.08
|
2．浮皂
浮皂(Floating
soap)
是一种比重较轻（相对密度约0.8
）的肥皂，之所以能浮在水面上，是因为皂体中含有许多细微的气泡。它的配方与一般的香皂相近，但制造浮皂的方法有些特别。一种方法是：在开始冷却成皂时，将空气或氮气与皂基一起送入混和机内，在高速搅拌下，使细小的气泡分散在肥皂中，再注框冷却，即成为内含多个微气孔的浮皂。另一种方法是在固体肥皂中部放置一个由石膏、塑料或多孔聚合物注成的空心模芯。
3．药皂
药皂(Medicated
soap)
也称为祛臭皂，是在皂中添加杀菌消毒剂，可洗去附在皮肤上的污垢和细菌，并利用抗菌剂阻止本身无菌的汗液被细菌分解成有气味的物质，在西方国家尤为盛行。这些药物必须具备能长期祛臭，广谱杀菌，易与皂类的其他添加剂良好相容，对皮肤低刺激等功能。早期生产的药皂以甲酚等作为杀菌剂，有不愉快的气味，对皮肤有刺激性。目前药皂中都用无臭味，刺激性低的双酚类杀菌剂，如六氯二苯酚基甲烷（六氯酚）、二氯二苯酚基甲烷、三氯羟基二苯醚等，它们对革兰氏阳性菌有很好的杀菌功能。一般用量为0.1%~1.5%
。
表2-5
药皂参考配方
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
皂基
0.93
羊毛脂
0.02
钛白粉
0.02
|
椰子油酸
0.01
EDTA
0.001
六氯二苯酚基甲烷 0.005
|
十六醇
0.01
香精、色素
少许
|
4．大理石花纹皂和条纹皂
大理石花纹皂(Marbleized soap)
和条纹皂(Striped
soap)
是一种外观很象大理石或彩色条纹的香皂，它改进了传统单色香皂的视觉效果，给人耳目一新的感觉，因此在市场上也占有一席之地。这种皂的生产主要借助于固—固混合技术和固—液混合技术，前者是将两种以上含不同染料，但粘度相同的皂基按比例缓缓挤入挤压机挤压形成不同条纹的成品；后者则是将皂基引入压条机，而将配好的液体染料从压条机的其他固定入口定位导入，着色后获得到预定效果。一般染料含量为1.0%~5.0%
，染料附着在染料载体和表面活性剂的混合液中，具有良好的分散性和粘度。常用的染料载体为可溶性纤维素衍生物，如纤维素醚、羧甲基纤维素或聚乙烯醇等。
5．复合皂
复合皂（Compound
soap
）有复合香皂和复合洗衣皂，主要是在皂基中加入一定量的钙皂分散剂和其他助洗剂等添加剂，使复合皂在硬水中不形成皂垢，提高了皂类抗硬水能力和洗涤去污能力。一般复合皂中皂基的含量为50%
左右，钙皂分散剂的量为3%~5%
。
表2-6
复合洗衣皂参考配方
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
椰子油钠皂
0.26
牛油钠皂
0.49
香精、色素
少许
|
荧光增白剂
0.01
碳酸钠
0.05
|
牛油甲酯磺酸钠
0.08
泡花碱
0.10
|
6．液体皂
液体皂(Liquid
soap)
中脂肪酸含量为30%~35%
，是以脂肪酸钾皂与其他表面活性剂复配后，加入一定的增溶剂、稳泡剂、护肤剂、螯合剂、香精等添加剂，形成的介于皂类与合成洗涤剂产品之间的洗涤产品。它与复合皂一样兼具皂类和合成洗涤剂的优点，且生产工艺、设备简单，对皮肤刺激性低，很受市场欢迎。
表2-7
液体香皂参考配方
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
组成
质量分数
|
月桂酸
0.12
油酸
0.10
硬脂酸
0.03
EDTA
0.002
|
氢氧化钾
0.03
丙二醇
0.08
甘油
0.03
氯化钠
0.01
|
月桂酰二乙醇胺
0.05
尼泊金甲酯
0.003
香精、色素
少许
蒸馏水
余量
|
三、皂类易存在的质量问题
皂类在生产、使用中常会因为配方或生产工艺的不适导致外观出现：冒霜、出汗、
酸败、表面白点等不正常现象，直接影响了皂类产品的质量，因此，在配制、加工中应特别注意某些条件。
（一）
冒霜
冒霜是指皂类较长时间放置后，其体内的固体添加剂渗出体外，使表面呈现白霜的现象。产生该现象的主要原因是：皂内水分蒸发后，含有的固体填料、游离碱、自动氧化生成的低碳脂肪酸等与皂基的相容性发生变化，迁移出皂体。因此，一般应控制皂基中游离碱≤0.3%
、NaCl
≤0.2%
、泡花碱≤3.5%
；并加入抗氧化剂、螯合剂等防止皂基中自动氧化的生成物——不饱和脂肪酸酸败产生的低碳脂肪酸发生迁移。
出汗是指皂类在潮湿空气中因皂内的固体添加剂的吸潮，而水分无法在皂体表面和内部正常分布，使皂体表面呈现液滴的现象。因此应控制固体添加剂的配入量，并注意皂类的合理储存。
（二）
酸败
酸败是指皂类放置中出现变味、黑点等现象。酸败产生的原因主要是皂类油脂原料中含有皂化不完全的不饱和酸，或未分离完的甘油等物质，在光、热、氧环境中，自动氧化产生低碳脂肪酸、醛、酮等臭味物质。因此，要严格控制皂料的自动氧化进程，可加入适当量的泡花碱，在皂体外面形成致密保护层防止氧气进入皂内；加入抗氧化剂和螯合剂阻止自动氧化的进行；在肥皂中加一定的自身具有不饱和键，可以先与空气氧化，起抗氧化作用的物质，如松香来防止皂类的酸败。
（三）
白点、花纹
白点、花纹是指皂体表面或内部出现的米粒大小白点或色度深浅不一的花纹的现象。造成这种现象的原因很多，主要是在工艺生产中对皂片的碾压程度不够所产生的花色不匀；或送料泵速度不稳定产生了小气泡，但碾压压力不够未能及时消除气泡；或真空压条机真空度不够，未排出皂片内留有的小气泡等产生的白点；或着配方中能与食盐、碳酸钠等电解质良好相容的月桂酸含量不足，导致电解质渗出产生白点。因此，要严格控制生产的工艺参数和设备的使用参数，并在配方中提高月桂酸的含量，尽可能减少白点、花纹的产生；当然，还可适当提高配方中钛白粉的量掩盖白点。
（四）
砂粒感
砂粒感是指触摸香皂皂体时感觉皂体不光滑细腻，有砂粒的感觉。形成砂粒感的主要原因是：皂基干燥时，皂片薄厚不一，水分蒸发不均匀，局部过干产生的；或加入了大量的过干返工皂；或加入的皂体的固体添加剂研磨细度不够，产生局部粗粒。因此，应尽可能选择良好的干燥工艺，如真空干燥工艺比热空气干燥和闪急蒸发干燥工艺好；并控制好干燥温度；控制返工皂的量≤5%
；将固体添加剂研磨到100
目以下等。
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