第五章肥皂详解

1、第三章肥皂和香皂肥皇(soap)通常指高级脂肪酸或混合脂肪酸的碱性盐类，它的化学通式可表示为：RCOOM, R代表长 碳链烷基，M代表某种金属离子。具有洗涤、去污、清洁等作用的空类主要是脂肪酸钠盐、钾盐和钱盐， 其中最常用的是脂肪酸钠盐；此外还有脂肪酸的碱上金属盐(钙、镁)及重金属盐(铁、镒)等金属皂， 这些金属皂均不溶于水，不具备洗涤能力，主要作为农药乳化剂、金属润滑剂等。近几十年来虽然洗衣粉、合成洗涤剂的产量不断增加，但是由于肥皂耐用、洗涤衣物干净等特点，仍 是国内洗涤市场的主要用品之一。化妆品中的香里，由于使用方便，去污效果好，价格便宜，刺激性低， 花样品种多等特点，在国内外仍然是重要的

2、皮肤清洁用品。第一节 肥皂水溶液的性质和制皂用的油脂一、肥皂水溶液的性质肥皂中的钠层或钾层是强碱弱酸盐，因此都会在水溶液中发生水解呈弱碱性。RCOONa RCOO + Na+RCOO + H2O RCOOH + 0H水解产生脂肪酸与未水解的肥里，形成不溶于水的酸性皂，使肥层水溶液呈现浑浊。RCOOH + RCOONa = RCOOH RCOONa一般，影响肥皂水解的主要因素有：空液浓度、脂肪酸的相对分子质量和温度。通常皂液浓度越高， 水解度越低：脂肪酸的碳链越长，水解度越高；温度越高，水解度越高。但是乙醇等强极性有机溶剂能抑 制肥皂的水解，加入乙醇，可得到透明的肥皂水溶液。肥皂在硬水体系中，硬

3、水中的钙、镁离子会与肥皂反应生成不溶于水的钙层和镁皂，降低肥皂的去污 能力。这是限制肥皂使用和发展的主要原因。Ca2+ + 2RCOONa (RCOO) 2Ca+ 2 Na+Mg2+ + 2RCOONa ( RCOO) 2 Mg+2 Na+肥皂属于阴离子表面活性剂，它同样具备离子型表而活性剂的物理化学性能。但是肥层的组成不同， 表现出的性能有所差异。二、用于制皂的油脂(一)制皂对油脂的要求油脂是制造肥电的主要原料，它的主要化学组成是脂肪酸甘油酯。油脂的质量直接影响所生产肥皂的 质量，如油脂中脂肪酸碳链的长短及饱和程度对肥息的影响在于：饱和脂肪酸含量高的油脂比较好：饱和 度低的油脂因碳链中含有双

4、键易发生氧化、聚合等反应，致使油脂酸败和色泽加深，不适合制皂。一般可 依据下列几项指标来选择制皂的油脂。1 .相对密度(Density ratio)相对密度能反映油脂的分子量及粘度，相对密度大则分子量大，粘度也高。通常液体油脂在20,固 体油脂在50C测定相对密度，相对密度在0.8870.975之间为宜。2 .凝固点(Solid point)油脂凝固点对肥层质量的影响很大，凝固点太高的油脂生产的肥皂易龟裂，泡沫少，去污力差：凝固 点太低会影响肥皂的硬度。油脂饱和度愈高，凝固点愈高，反之愈低。油脂饱和度相同时，分子量愈大者, 凝固点愈高。制皂选用的油脂，其凝固点在3842之间为宜。3 .皂化值(

5、Saponification number)油脂用KOH的乙醇溶液层化，1g油脂完全皂化时所消耗KOH的亳克数为油脂的皂化值。脂肪酸甘 油酯的分子量愈高，空化值愈低，也就表明制得的层愈易溶于水，易起大泡。由皂化值可以计算油脂的平 均分子量及皂化时所需NaOH溶液的质量。M=1OOOX3X56. l/S=168300/S式中：M油脂的平均分子量；S一一油脂皂化值；3一皂化hnol油脂需3molKOH； 56.1 一 KOH 的分子量。WxaQW油播XSX40/（56. 1X1000X 3二Q式中：W的皂化时所需NaOH溶液的质量，Kg： W油厢一一皂化时油脂质量,Kg；S一油脂皂化值；3moiN

6、aOH溶液的质量分数：56.1 KOH的分子量：40一NaOH的分子量。4 .酸值（Acid number）工业油脂中往往含有游离的脂肪酸。中和1g油脂中的游离脂肪酸所需KOH的亳克数称为酸值或酸价。 根据酸值可以计算油脂中游离脂肪酸的含量。酸值愈高，游离脂肪酸含量愈多，说明油脂不新鲜，质量差, 会使制得的皂变质、出汗、发臭。由酸值可以计算游离脂肪酸含量。游离脂肪酸（%） = VAXMX 100/（1000X56. 1）式中：Vx油脂酸值：M油脂中脂肪酸的平均相对分子量；56.1KOH的分子量。5 .碘值（Iodine value）油脂分子中的双键能与碘发生加成反应。从加成反应中所消耗的碘量可

7、以衡量油脂的不饱和程度。每 100g油脂所消耗碘的克数为碘值（或碘价）。碘值愈高，不饱和程度愈高，制得的皂愈软。根据碘值的大小，油脂分为干性油、半干性油和不干性油：干性油：碘值130： 半干性油： 碘值130100：不干性油：碘值V100干性油不饱和程度高，易氧化生成大分子物质，在表而形成硬膜，如亚麻仁油、桐油是干性油，它们 不适用于制皂。植物油脂中椰子油、棕梅J油、花生油，动物油脂中牛油、羊油、猪油都是不干性油，适用 于制空。半干性油在制空时可适当配用，如棉籽油、糠油、菜油等，但加入量不宜过多，一般棉籽油的用 量不可超过3%5%。6 .不皂化物（Unsaponifiable matter）不

8、皂化物是指油脂中所含脂肪酸以外的脂肪成分，如菇烯类（维生素A等），这些物质不会中和电化, 以杂质状态存在于肥皂中，通常不皂化物含量大于集不可直接制皂。从以上油脂性能指标可以看出，为了使制得的肥皂达到质量标准，即具有一定的硬度，良好的外观、 色泽，适当的溶解度，丰富的泡沫及较强的去污力。在制皂时往往需采用多种油脂混合使用，并考虑原料 供应的可能性和经济性。表2-1和表2-2列出了制造香空和洗衣皂所用油脂的配方数据。表2-1香皂用油脂配方（质量分数）油脂名称配方一配方二配方三配方四配方五牛羊油（44C）0. 75牛羊油（43C）0. 800.42牛羊油（42C）0. 75硬化猪油0. 050. 1

9、00. 30猪油0. 050. 280. 35花生油/茶油0.10椰子油/棕桐仁油0. 200. 200. 200. 200.25表2-2洗衣也用油脂配方（质量分数）油脂名称53%脂肪酸规格42%脂肪酸规格配方一配方二配方三配方四配方五配方六硬化油0. 100.320340.380.33牛羊油0.75猪油0.200.05柏油0.07棕摘油0. 600.15揶子油/棕檎仁油0.100.150.02棉油酸0. 290.100.15棉清油0. 18糠油0.220.20松香0.150.150. 150.250300.30在洗衣层配方中，为使肥层有一定的硬度，要加入一定数量的固体油脂。常用的固体油脂有脂

10、肪酸凝 固点为56c左右的硬化油，用量约为28%34%,棕稠油或牛羊油作为固体油脂的用量约为75%80%。 高级洗衣皂还可用10%15%的椰子油或棕梅仁油。松香也是洗衣皂常用的一种油脂原料，主要成分是松香酸。制空时若单独使用，抗氧性差，易变色， 起泡及去污力欠佳，但在洗衣皂中与其他油脂配合可以增大肥层的溶解度，提高去污力，降低成本。但是 由于色泽较差，在香皂中一般不加松香。一般，色泽要求较高的白色香皂的油脂配方，基本上都是80%牛羊油和20%椰子油组成，实际混合 油脂的凝固点在38.539.5C。（二）油脂的预处理随着使用者对肥层质量要求的提高，生产上对油脂的质量要求也相应严格，特别是制造香皂

11、的油脂， 其质量要求已超过食用油的水平。天然动植物油脂中，除了含脂肪酸甘油酯外，还含有不少在油脂中呈悬 浮或沉淀状态的沙泥、料胚粉末等不溶性的固体杂质，以及在油脂中呈溶解或乳化状态的游离脂肪酸、磷 脂、色素、蛋白质等杂质。为了达到制皂的要求，必须对油脂进行预处理。现代化油脂处理的方法包括脱 胶、脱酸、脱色、脱臭四个处理工序，必要时还需进行加氢处理。1 .脱胶脱胶是指去除油脂中磷酯、蛋白质以及其他胶质和粘液质。胶质的存在降低了油脂的使用价值和稳定 性，且在精炼中影响其他工艺，导致肥层产品质量下降。现代化的脱胶方法是用磷酸处理油脂，胶质被磷 酸凝聚，同时油中重金属还能与磷酸形成磷酸盐沉淀。工业生产

12、时毛油先经过过滤除去泥沙、纤维素等不溶性杂质，在热交换器中加热到4050,送入混 合器与磷酸混合后，再去反应器使胶质进行凝聚。含有凝聚物的油脂与热水混合，使凝聚物等胶体杂质吸 水呈小胶粒存在，然后用离心机将油脂和凝聚物分离。油相送入真.空干燥器进行脱水-脱气处理，除去水分 和空气后即为脱胶油脂。2 .脱酸脱酸是指去除油脂中游离脂肪酸和色素的处理过程。如果是脂肪酸中和法制层，油脂要水解成脂肪酸 和甘油，所以水解前无需去除游离的脂肪酸。但以油脂电化法制电，必须在油脂漂白之前除去游离脂肪酸, 否则将影响白土的脱色效果。游离脂肪酸可以用碱炼法除去，也可以在油脂脱臭的同时蒸饰除去。这里介绍油脂碱炼脱酸的

13、处理方 法。该法的基本原理是：RCOOH + RCOONa + H2O用淡碱液（约15%）处理油脂，油脂中游离脂肪酸被中和成肥层，肥皂具有一定的吸附作用，可以将 蛋白质、色素等其他杂质吸附下来。因此碱炼既可以脱酸，也可以脱色。碱炼中要严格控制碱液浓度和碱 液量，才不会使油脂发生层化。现代化的制电厂一般都采用连续碱炼工艺，即油脂与理论计算量的115% 150%的碱液在混合器混合，反应温度为使油脂熔化呈液态的温度。中和产生的肥皂溶液吸附一定量的杂 质经离心机分离，进入身脚贮罐贮存。脱酸的油再进入另一混合器用热水洗涤，去除油中残存的碱液和肥 空。洗涤水经离心机分离进入污水处理罐回收利用，油则进入真空

14、干燥器脱除水分和气体，得到脱酸精油。 该法油脂与碱液作用时间短，皂脚分离和洗涤水分离均用离心机。因此处理效率高、分离效果好、油脂损 耗低。3 .脱色天然动、植物油脂本身会夹带色素或储存不当时产生色素，虽经碱炼后脱除了一部分，但颜色仍达不 到浅色皂，尤其是白色香层的质量要求，因此尚须进行脱色处理。脱色的方法分为两类：化学法和物理吸 附法。化学脱色法是用氧化、还原剂漂去油脂中的色素，仅用于处理生产洗衣皂的低质油脂：物理吸附法 是用活性白土等吸附油脂中的色素，适用于处理制造香电用的高质量油脂。活性白土的主要成分是SiO2和ALO3，及少量CaO、MgO、FezCh等，并含有结晶水。白土的用量是 油脂

15、的3%5%。制造高档香皂，特别是白色香皂用的油脂，脱色时还需在活性白上中加入0.2%0.3% 的活性炭提高脱色效果。脱色的温度视油脂品种和脱色要求而定，一般在105130c之间。脱色操作时先将油脂加热到规定温度。将部分油脂与定量的活性白上混和成浆状物，在真空作用下将 此浆状混和物和其余的油脂一同吸入漂白锅中混和，使油脂在高温下脱色数小时。然后将吸附后的白土与 油脂混和物进行压滤，使二者分离，即得脱色油脂。过滤后的白上滤饼中尚含有18%22%的油脂，将含油的白土在水中煮沸，使油浮出，这样可使废白 上的含油量降至3.5%5%。回收这部分油脂，油脂色泽较深，可用于制造对色泽要求不高的工业皂。4 .脱

16、臭天然的动植物油脂往往具有特殊气味，如牛羊油的膻气等。这些气味将影响皂类，特别是香启的气味, 为此对制造香皂的油脂原料必须进行脱臭处理。油脂中有气味的物质挥发性均较油脂大，常采用高温、高真空下，通入过热蒸汽进行蒸储的方法，除 去油脂中有气味的物质。温度越高，脱臭需要时间越短。高真空的作用除了降低气味物质的沸点外，更重 要的是保护油脂在高温条件不被空气氧化。现代化的脱臭装置真.空度仅为400600Pa,脱臭塔由不锈钢制 成，属于常规的精馀塔。如果油脂的质量较好（游离脂肪酸小于5%）,可以不用碱炼法脱酸，改用真空蒸馀的方法除去脂肪酸。 此时将脱酸和脱臭合并在同一套装置中完成，可以大大简化流程，提高

17、经济效益。第二节皂基的制备皂基（Soap base）是指含水分约35%的纯质熔融皂，又称净层（Good soap）。它是制造肥层的半制品，制 电工艺先将油脂制成皂基，然后再经配料调和、挤压、切割、成型等工序得到肥层成品。一、油脂皂化法制备皂基（一）皂基制备的基本原理皂化法是将油脂与碱直接进行皂化反应而制取皂基，可用以下化学反应式表示：CHzOOCRiCHzOH RiCOONaCH2OOCR2 + 3NaOHCHzOH + R2 COONaIICH2OOCR3CH2OH R? COONa皂化法可分为间歇式和连续式两种生产工艺。间歇式生产是在有搅拌装置的开口层化锅中完成，因此 又称大锅层化法。这种

18、方法设备投资少，目前仍广泛使用，但生产周期长、效率低。连续皂化法是现代化 的生产方式，连续化的设备能使油脂与碱充分接触，在短时间内完成皂化反应，不仅生产效率高而且产品 质量稳定。（二）大锅皂化法大锅皂化法是将油脂与碱在大锅中皂化，然后再盐析，因此也称盐析法。盐析法制层基的步骤如下：1 .皂化皂化过程是将油脂与碱液在层化锅中用蒸汽加热使之充分发生层化反应。开始时先在空锅中加入配方 中易症化的油脂（如棚子油），首先被皂化的油脂可起到乳化剂的作用，使油、水两相充分接触而加速整 个皂化过程。NaOH溶液要分段加入，浓度也要由稀到浓逐步增加。若碱加入得过快、过多，会破坏乳化, 空基离析，且废液中碱含量过

19、高，不易分离甘油：反之，碱加入过慢，则增加层基的稠度，易结瘤成胶体。 通常，开始时只加入5%7%的稀碱液，使尚未空化的油脂分散成乳液；第二阶段加浓度为15%的碱液, 在此阶段空化反应速度较快，主要的皂化过程在此时完成；第三阶段可加入24%左右的浓碱液，促使空化 反应完全，此阶段需要较长的时间。当皂化率达到95%98%,游离碱小于0.5%时皂化反应即告完成。 息化后的产物称为层胶。层化反应中还应注意加热蒸汽的量，空化开始蒸汽量要大，充分加热，但由于皂 化是放热反应，当反应进入急速反应期，应及时调整蒸汽，或通入少量冷水，否则大量热会造成溢锅。2 .盐析皂化后的皂胶中除了肥皇外，还有大量的水分和甘油

20、，以及色素、磷脂等原来油脂中的杂质。为此需 在皂胶中加入电解质，使肥层与水、甘油、杂质分离，这个过程就是盐析。一般用NaQ盐析，由于NaCl 的同离子作用，使肥皂（脂肪酸钠）溶解度降低而析出。盐析时，层胶中可能析出身基（净皂）、粒层（含 电解质较多的肥皂）、皂脚（浓度低于40%的空液，其中含有较多杂质）、废液（主要是甘油和水）等相。 在实际操作中，究竟析出哪些相将取决于温度，肥皂浓度及食盐浓度等相分离的条件。加盐过多，空胶中 层粒粗，层胶夹水量大，废液含层量大，故盐析时须控制食盐的投入量，旨在获得较多的净皂。为使肥皂 与甘油、杂质分离干净，可以多次进行盐析。3 .碱析也称补充层化，是加入过量碱

21、液进一步空化处理盐析皂的过程。将盐析层加水煮沸后，再加入过量氢 氧化钠碱液处理，使第一次皂化反应后剩下的少量油脂完全皂化，同时进一步除去色素及杂质。静置分层 后，上层送去整理工序；下层称为碱析水。碱析水含碱量高，可以用于下一锅的油脂空化。碱析脱色的效 果比盐析强，并能降低皂胶中NaCl的含量。4 .整理整理工序是对空基进行最后一步净化的过程，即是调整层基中肥皂、水和电解质三者之间的比例，使 之达到最佳比例。在此状态下能使层基和身脚充分分离，尽量增加层基的得率。经过整理工序后，层基的 组成应该如表2-3所示。整理工序的操作也在大锅中进行。根据需要向锅中补充食盐溶液、碱液或水，使最终的皂基组成达到

22、 表2-3的标准。有经验的操作者能根据皂胶的流动性确定整理的终点。整理好的身胶在大锅中静置2440h, 层胶分成二层：上层为皂基，下层为皂脚，皂脚色泽深，含杂质多。在整理静置时温度应保持在8595, 温度过高，皂基与空脚分层快，但空基的脂肪酸含量降低：温度过低，肥身粘度过大，难以分离层基与电 脚。表2-3 皂基的组成组分含量（%）组分含量（%）组分含量（%）脂肪酸皂60-63廿油约0.2不皂化物约0.5食盐03-0.7游离碱0.1-0.3水分约35净脂肪酸在皂基和空脚中的重量比可在58： 1的范闱，这个变化范闱很大，可见整理操作的好坏对 皂基得率的影响很大。热的皂基是融化状态的肥皂，呈半透明的

23、高粘度流体，可直接输送到下一工序。如温度低于50C,则 肥皂结晶为固相。（二）连续皂化法连续皂化法的主要原理基本与大锅煮层法相似，分为由皂化、洗涤、整理三部分装置联合组成，是比 较先进的层化工艺。现以世界上用得较多的阿尔法-拉伐尔（ALFALAVAL）连续身化法（又称离心纯化连 续皂化法）为例，介绍连续皂化法工艺的概貌，这种电化装置的工艺流程如图2-2所示。它是全封闭、全 自动的皂化装置。1 .皂化阶段油脂及28%NaOH溶液分别经过过滤器和加热器加热到预定温度后，进入稳压槽K-l、K-2,再由 定量泵DP-1及DP2输入电化塔，皂化塔出口装有恒压阀，以保持塔中压力恒定。图2-1阿尔法-拉伐尔

24、“离心纯化”工艺流程图2-1中C1为层化搭，P-1为循环泵，P2为混合泵。操作时使塔中空化液体的排出量与循环量 之比为1 ：4,对新加入的物料而言，身化反应始终从皂化率80%开始。由于空化塔中始终有大量肥皂存 在，油脂和碱液一进入皇化塔，即能均匀地分散，大大加快皂化反应的速度。碱液由塔底部进入，油脂由 塔中部进入，通过混合泵P2的作用，使油脂与碱很快地反应，在2min之内层化率可达99.8%,当反应 混和物离开塔顶时，层化率可达99.5%,而游离碱仅0.2%左右，因此，其质量明显优于大锅层化法。阿尔法-拉代尔皂化塔是一个全封闭系统，空化温度可提高到125,这样不但能生产含脂肪酸62% 的皂基，

25、还能生产72%73%以上的皂基。2 .洗涤阶段在洗涤阶段中用盐水洗去肥层中的甘油。一般进行24次洗涤，图2-1中表示的是二次洗涤工艺。 洗涤采用逆流方式，也就是盐水首先与第一次洗涤后的肥皂柑混和。一定量的盐水经过滤后进入恒位槽K -3和混合器M-3,在混合器中与水混合，将盐水调到适当浓度。然后由定量泵DP - 3打入第二级洗涤 混合器M-2中与经第一次洗涤后的肥空相混合，由整理段送来的电脚及由离心机S-1送来的皂粒也同 时进入，在混合器中混合均匀后进入离心机S-2进行分离。分离后的肥皂送入整理段，洗涤液则逆流到 第一级洗涤混合器M-1中洗涤层化液。经混合器M1洗涤后的产物送入离心机S1,分出废

26、液和肥皂, 废液用于回收甘油，肥电则进入第二混合器。在洗涤过程中，要求盐水与肥电混合后形成层基相与废液相, 防止出现皂粒相，因皂粒会包含更多的废液，使洗涤效果降低。因此在洗涤过程中盐水浓度的控制是十分 重要的。3 .整理阶段整理工序在整理塔C-2中进行。用于整理的电解质溶液经过滤后进入恒压槽K-5,再入混合器M -4,在此与水混合调整到需要的浓度，再由定量泵DP-4送入整理塔。在整理塔中肥皂与定量的电解质 混和后，形成皂基与皂脚两相，混和物由塔顶进入离心机S3进行分离。空基输入成型加工车间生产洗 衣层或香皂，空脚送回到洗涤段。皂脚的色泽较深，如对皂基的色泽要求较高，也可放去部分皇脚。连续皂化法

27、所获得的电基空化程度高，甘油的回收率也较高。如果洗涤次数超过2次，甘油的回收率 在90%以上，皂基中甘油含量可低于0.5%。二、脂肪酸中和法制备皂基中和法制备皂基比油脂皇化法简单，它是先将油脂水解为脂肪酸和甘油，然后再用碱将脂肪酸中和成 肥-电，包括油脂脱胶，油脂水解，脂肪酸蒸僧及脂肪酸中和四个工序。油脂脱胶工艺在前面已经介绍过， 因此下面将介绍水解、蒸储、中和三个工序的知识。（一）油脂的水解油脂水解后生成甘油和脂肪酸，其基本原理可用以下化学反应式表达：CHzOOCRCH2OHCH.OOCR +3H2O 4 A CH.OH + 3RCOOHIICH.OOCRCH2OH油脂的水解方法分触媒法和无

28、触媒高温水解法两大类。现代油脂工业多采用无触媒的热压釜法和高温 连续法，前者适用于20000吨/年以下的规模装置，后者则适于20000吨/年以上的装置。1 .无触媒热压釜水解法无触媒热压釜水解工艺是间歇式生产，其工艺路线往往设计为二次水解，首次水解是将油脂和淡甘油 水（淡甘油水是第二次水解后回收的）用泵输入热压釜中，通入3.0MPa蒸汽加热升温到230,使油脂水 解。待水解率达85%左右停止通蒸汽，静置分离出甘油水，此时水中甘油浓度可达15%左右，可用于回 收甘油。在分去甘油水的油相中再加入定量的水，重新通入蒸汽加热使油脂继续水解，直到水解率为95% 以上。静置使脂肪酸和甘油水分层，淡甘油水供

29、下一次水解使用，脂肪酸输送到蒸馀工段。其工艺流程示 意图如图2-2。2 .单塔式连续水解法这种油脂水解工艺是油脂在水解塔中逆向连续地进行水解。油脂从塔底进入，水从塔顶进入，通过分 布器使水分散成细微液滴。6.0MPa高压蒸汽分别从上、中、下三处通入水解塔，维持塔内250的反应温 度。油与水在塔内逆向流动而逐步反应，甘油水从塔底引出，甘油水的浓度可达15%左右。油脂水解后生 成的脂肪酸从塔顶引出，水解率可达98%99%。该水解工艺流程图如图2-3。油脂 3. OMPa蒸汽淡甘油水淡甘油水甘油水图2-2无触媒热压釜水解1：艺流程示意图图2-3三串联连续水解工艺流程图C 一热乐釜 S沉降器 P-泵1

30、 一油 3一水 4一蒸汽 5脂肪酸 6一甘油水单塔连续水解法是一种目前世界上最先进的油脂水解工艺，生产完全连续化、自动化。现代化的大型 水解塔高达2030m,油脂由塔底上升到塔顶历程3h左右，这种水解塔的日产量可达200吨。不仅产量 高、水解率高，而且能耗低，其蒸汽耗量约为热压釜间歇法的一半。(二)脂肪酸蒸饰水解所得的粗脂肪酸中含水分小于0.1%，游离脂肪酸97%98%,油脂2%3%,色泽差，必须经过 蒸馀，使之脱色、脱臭，才能得到精制脂肪酸，用于制造优质肥层。经蒸馀后，约有3%4%的残渣，残 渣主要是未水解的油脂，可以重新投入水解工序。现代化的脂肪酸蒸储均采用高真空连续化方式进行。工艺过程大

31、致为：粗脂肪酸经预热后进入脱气塔, 脱气塔内压力为6kPa左右，温度在6090C左右，使脂肪酸中的水分和空气脱去。脱气后的脂肪酸再进 入蒸镭塔顶部，蒸馀塔内压力为0.70.8kPa,温度在200250左右，脂肪酸在高温真空条件下沿塔板 分布，受热蒸发为蒸汽，汽化后残液通过降液管流入下层塔板，重新受热汽化，如此重复，直至下层塔板。 最终使脂肪酸与难挥发的残渣及易挥发的有气味物质分离。(三)脂肪酸中和中和反应在反应塔内连续进行。由于无甘油的存在，不需盐析、碱析等洗涤工序。塔内温度为110, 压力维持0.28O.35MPa.脂肪酸由塔底进入，高浓度的碱和适当电解质水溶液在循环过程中加入，碱的 加入量

32、由pH计自动控制。反应物在塔内循环，由于反应速度快，在很短时间内就可完成，循环比控制在 20： 1左右。借塔内的压力，中和后的皂基直接喷入常压或减压干燥器内，部分水分发生汽化。如果中和 时加入50%的浓碱液，可得到脂肪酸含量为78%80%的层基，冷却后可直接用于制造香层。若需生产 含脂肪酸63%的皂基，中和时只需加入30%的碱液即可。(四)油脂皂化路线与脂肪酸中和路线的比较1 .皂化法对油脂原料的质量要求较高；而中和法可以使用低级油脂原料，且对原料利用率较高。因 为低级油脂经过水解和蒸储过程，其中的杂质较彻底的分离，仍能制得优质肥皂。皂化法工艺虽对油脂有 预处理过程，如果油脂中杂质含量高，也难

33、以完全除尽，且预处理过程中油脂损耗多，例如油脂中的游离 脂肪酸在碱炼后只能转变为层脚，而在中和法中这些游离脂肪酸仍可转变为优质皂基。2 .中和法可充分利用各种脂肪酸来进行科学的配方。如优质香里是由一定比例的G2G8脂肪酸盐 组成的。在中和法的蒸僧操作中可借助馀分切割获得各种脂肪酸，为肥皂中脂肪酸的合理配比提供原料。 而皂化法只能将各种油脂按配方混合使用。3 .甘油的主要来源之一是通过制层工业生产的空化废水、脂肪酸生产中油脂水解的甜水所得的。中 和法中油脂水解所得的甘油水的质量优于皂化法的废液质量，它不含食盐、肥皂和其他杂质，含甘油量高, 因此甘油水蒸发、蒸储后得甘油率高。4 .油脂层化路线工艺

34、步骤多，生产过程长、设备复杂、投资大，脂肪酸中和路线工艺过程短，设备 较简单。由于脂肪酸中和路线的技术经济指标明显优于油脂生化路线，所以现代化大型油脂企业都是以油脂水 解、脂肪酸蒸懦为主体。生产出的脂肪酸再作为肥皂等日用化学品的原料。第三节洗衣皂和香皂的制备一、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 811 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%,高级洗衣空中脂肪 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，调整肥层中脂肪酸的含

35、 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Na?O ： SiO?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 璃添加过多会使肥层收缩变形、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层中，可制成SiO2含量高，质地坚硬、泡沫丰富的肥层。2 .钛白粉钛白粉即二氧化钛（Ti】ium oxide）,可以增加肥皂的白度，改善真空压条皂发暗的现

36、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（Fkiorescer）也是肥空增白的染料之一,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 （酸性层黄），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?+、Mg2+生成不溶于水的空垢，降低表面活性

37、：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）。钙层分散 剂也是一种表面活性剂，这些表而活性剂分子中都有较大的极性基团，并能与肥里形成混合胶束，从而防 止了肥皂遇Ca?+、Mg”后，形成疏水性的脂肪酸钙胶束，形成空垢。常用的钙皂分散剂有：椰子油酰单乙 醇胺、烷基酰胺、聚氧乙烯雄硫酸盐、牛油甲酯磺酸钠等表面活性剂，对钙层都有分散作用。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， 如紫岁兰酮脚子等：高级洗衣层则要求洗后有一定的留香时间，因此需加入质量较好的、

38、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%。（二）洗衣皂的加工方法1 .洗衣皂的加工工艺一般以空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I皂基一调和一冷凝一切块一干燥一打印一装箱一成品图2-4洗衣皂加工工艺示意图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。前者属于肥层的传统工艺，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

39、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7595C。配好的肥层料浆经过过滤器，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26c以下，并固化在筒壁上，被旋转的 刮刀铲下，铲下的空片落入锥形底下面的压条机料斗里，进入螺杆压条机，被挤压成连续的电条，再被切 块机切成规定形状的皂块。刚切好的层块含水分较多，质地松软，不能

40、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1520min。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，使肥皂表而冷却变硬，以利于打印成型。图2-5真空冷却室真空干燥冷却法的设备最主要部分是真空冷却室，见图2-5,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；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

41、: （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层性能、外观等要求随着生活水平的提高不断增高，香症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空白色，降低透明度，特别使用在白色

42、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）染料与颜料香皇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、醐菁系颜料和 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 .多脂剂香皂中层基的碱含量较高，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

43、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空基原料的气味，又可以使香层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

44、香里颜色一致的香精。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 .螯合剂为了阻止香里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I皂基一干燥一

45、拌料一均化一压条一切块一打印一包装一成品图2-6香皂加工工艺示意图1 .干燥用于制造香里的层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：热的息基首先在冷却掘筒上制成0.5mm厚的电带，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120125C,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。高浓度的空浆落到 混筒上被冷却固化，铲下后即成皂片。该

46、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 与层片均匀分散，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

47、化均化处理就是借研磨或挤压等机械作用，将电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。相，即改善了香里的应用性能：质地硬、泡沫丰富等。图2-7 500kg/h香皂成型线流程1-定量秤：2-混合机：3-缓冲仓：4.6-带式输送机：5-三辑研磨机：7-双联真空压条机：8-切块打印机：9-返皂设备：10-水环真空泵均化设备有短筒研磨机及精制压条机两种。混筒研磨机是借辑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

48、。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空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自，以便控制空块的重量。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身。打印是将切割后的层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

49、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”式透明空，采用椰子油、橄榄油、茂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3538之间，不经过盐析，生成的甘油留在肥空中有助于透明。此外添 加多元醇、蔗糖、乙醉等作透明剂，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

50、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”式透明身，也称为半透明身(Translucentsoap),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层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，但与透明层相比，较硬，耐用，价格 便宜，通常用作高级洗衣皂。表2« 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椰子油0. 15建麻油0.2030%碱液0.30乙醇0. 12蔗糖0.08香精、色素

51、少许2 .浮皂浮皂(Floating soap)是一种比重较轻(相对密度约0.8)的肥电，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空相近，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层。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，是在层中添加杀菌消毒剂，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

52、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。目前药宅中都用无臭味，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、三氯羟基二苯雁等，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25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椰子油酸0.01十六醉0.01羊毛脂0.02EDTA0.001香精、色素少许钛白粉0.02六规二苯酚基甲烷0.0054 .大理石花纹皂和条纹皂大理石花纹皇(Marbleized so

53、ap)和条纹兔(Striped soap)是一种外观很象大理石或彩色条纹的香电，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。这种层的生产主要 借助于固一固混合技术和固一液混合技术，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：后者则是将息基引入压条机，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而活 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，如纤维素健、按甲 基纤维素或聚乙烯醇等。5 .复合皂复合

54、里(Compound soap)有复合香皂和复合洗衣层，主要是在息基中加入一定量的钙皂分散剂和其 他助洗剂等添加剂，使复合空在硬水中不形成皂垢，提高了空类抗硬水能力和洗涤去污能力。一般复合皂 中宅基的含量为50%左右，钙层分散剂的量为3%5%,表26更合洗衣蜕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荧光增白剂0.01牛油甲酯磺酸钠0.08牛油钠皂0.49碳酸钠0.05泡花碱0.10香精、色素少许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，形成的介于身

55、类与合成洗涤剂产品之间的洗涤产品。 它与复合身一样兼具层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27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氢氧化钾0.03月桂酰二乙醇股0.05油酸0.10丙二醇0.08尼泊金甲酯0.003硬脂酸0.03廿油0.03香精、色素少许EDTA0.002规化钠0.01蒸慵水余里三、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、表而白点等不正常现象，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)冒霜冒霜是指息类较长时间放置后，其体

56、内的固体添加剂渗出体外，使表而呈现白霜的现象。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、游高碱、自动氧化生成的低碳脂肪酸等与层基的相 容性发生变化，迁移出皂体。因此，一般应控制空基中游离碱W0.3%、NaClW0.2%、泡花碱W3.5%；并加 入抗氧化剂、螯合剂等防止层基中自动氧化的生成物一一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身内的固体添加剂的吸潮，而水分无法在层体表面和内部正常分布，使 宿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）酸败酸败是指电类放置中出现变味、黑点等现象。酸败产生的原因主要是电类油脂原料中含有空化不完全 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