Лако-красочные материалы — производство

Жировое мыло является давно известным и наиболее рас­пространенным моющим средством. Начало изготовления и ис­пользования мыла относится к глубокой древности.

Сырье для изготовления мыла. В качестве сырья для изго­товления хозяйственных мыл используют различные органиче­ские вещества.

К органическим веществам относятся: животные жиры, син­тетические жирные кислоты (фракции Сю—С20), соапстоки от рафинации масел, саломас, талловое масло, асидол (асидол- мылонафт), канифоль. Из неорганических веществ используют едкий натр, кальцинированную соду, поташ, поваренную соль, силикат натрия и др.

Животные жиры — наиболее ценное сырье для мыловарения, они содержат до 40% насыщенных жирных кислот в основном с 16—18 атомами углерода.

Молекула жира состоит из двух частей — глицериновой и жирнокислотной. Поэтому жиры часто называют триглицери — дами. Молекула жиров (триглицеридов) в общем виде имеет следующее строение:

Сн2 —о —COR’

I

СН— о — COR"

I

СН2 —о— COR1"

Глицериновая жнрнокнслотная часть часть

В этой формуле R’, R" и R’" — углеводородные радикалы жирных кислот.

В природе почти не встречаются жиры, в молекулу которых входили бы радикалы трех одинаковых жирных кислот. Обычно с глицериновой частью связаны радикалы двух или трех раз­ных жирных кислот.

СН2—О—СО—C|7H3f (остаток стеариновой кислоты)

СН — О—СО — СпНзз (остаток олеиновой кислоты)

I ‘

СН2—О — СО—С15Н3| (остаток пальмитиновой кислоты)

У большинства животных жиров молекулярный вес колеб­лется в пределах 815—885.

Вместе с синтетическими жирными кислотами утильные, тех­нические и непищевые жиры составят в дальнейшем основную массу сырья для производства мыла.

Синтетические жирные кислоты получают путем окисления нефтяного парафина кислородом воздуха при температуре 101 —105° С.

В упрощенном виде реакцию можно представить следующим образом:

СН3(СН2)„ СН2-СН2(СН2)П, СН3 + 50 —►

Паоацшн

—— >- СН3(СН2)„СООН + сн3(СН2)п, СООН + н2о

Мирные ниспоть>

Молекула парафина при окислении разрывается в разных местах, образуя смесь жирных кислот, которые затем разделяют на фракции.

При производстве мыла используют в основном две фракции: Сю — С16 и Ciy — Сго — Экспериментально установлено, что опти­мальное содержание синтетических жирных кислот в рецептуре хозяйственного мыла находится в пределах 35—40%.

При щелочной рафинации масел образуется значительное количество отходов, называемых соапстоком. В зависимости от технического режима рафинации состав соапстока сильно ко­леблется. Соапсток представляет собой сложную коллоидную систему, состоящую в основном из омыленного и нейтрального жиров, белковых и красящих веществ, воды и других компо­нентов.

Для мыловарения соапсток поступает с маслозаводов, мар­гариновых и гидрогенизационных заводов.

Чтобы из жидких масел, содержащих в основном ненасы­щенные жирные кислоты, получить твердые жиры, содержащие в основном насыщенные жирные кислоты, масла обрабатывают водородом (гидрогенизация жиров).

Для гидрогенизации через нагретые в автоклаве до 190—240° С жиры пропускают водород. Катализатором служит никель. Водород, присоединяясь по месту двойных связей, пре­вращает ненасыщенные кислоты в насыщенные, в результате чего жидкий жир становится твердым.

Например:

Ni

СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН + Но ———————-

„ 1Э0-2400

Илеинооая нислота

—- > СН3(СН2)7СН2— СН2(СН2)7СООН или СН3(СН2)1еСООН

Стеариновая нислота

Гидрированные жиры называются саломасами (сало из масла).

При производстве целлюлозы сульфатным методом в каче­стве отхода получается сульфатное мыло. Это мыло при обра­ботке серной кислотой разлагается, и на поверхность раствора всплывает смесь жирных и смоляных кислот — сырое талловое масло.

Сырое талловое масло перегоняют под вакуумом с водяным паром и получают дистиллированное талловое масло, являю­щееся хорошим сырьем для мыловарения.

При очистке нефтепродуктов (бензин, керосин и др.) раз­бавленным однопроцентным раствором едкого натра получается водный раствор натровых солей нафтеновых кислот (щелочной отброс). Щелочной отброс отстаивают, упаривают и обрабаты­вают поваренной солью (высаливают). При этом на поверх­ность раствора всплывает мазеобразная масса темного цвета — мылонафт.

Чтобы улучшить качество нафтеновых кислот, мылонафт об­рабатывают серной кислотой; полученный продукт называется асидолом или асидол-мылонафтом.

Канифоль давно используется в производстве мыла. Полу­чают канифоль при переработке живицы (см. гл. I «Скипидар»), Канифоль состоит из смеси смоляных кислот, содержащих в цепи около 20 углеродных атомов. В рецептуру хозяйствен­ного мыла вводится обычно 12—15% канифоли от веса жиров.

Неорганические вещества, применяемые для производства мыла, подробно описаны в главе II.

Процесс производства мыла. В зависимости от вида, каче­ства и назначения мыла состав его жировой основы (жировая шихта) и другие компоненты подбирают по определенной ре­цептуре.

Рецептура мыл должна обеспечивать хорошее моющее дей­ствие при экономном расходовании сырья.

Технологический процесс производства мыла можно разде­лить на два основных процесса:

1) физико-химический процесс, цель которого — получение водных растворов щелочных солей жирных кислот (мыльный клей) из жиров, жирозаменителей и щелочей. Этот процесс на­зывается варкой мыла;

2) физико-механический процесс, цель которого — придание сваренному мылу товарного вида. Этот процесс, называемый механической обработкой мыла, состоит из ряда последова­тельно проводимых операций: охлаждения, сушки, смешивания с полезными добавками, формования, отделки, упаковки и др.

При механической обработке химический состав обрабаты­ваемого мыла почти не изменяется.

Среди различных методов варки мыла различают следую­щие основные методы:

1. Прямой метод — приготовление из смеси жиров, жи­розаменителей и щелочей или карбонатов мыльного клея, кото­рый затем охлаждают и подвергают механической обработке.

При прямом методе мыло готовят в один прием, концентра­ция жирных кислот при этом соответствует заданному уровню (40%, 47%, 60%), а содержание свободной щелочи и других электролитов и примесей не превышает норм, установленных техническими условиями.

Прямой метод варки мыла применяют при наличии хорошо очищенного жирового сырья.

2. Косвенный метод отличается от прямого тем, что мыло (мыльный клей), сваренное прямым методом, подвергают дополнительной обработке электролитами (щелочами, хлори­дами, карбонатами, сульфатами, силикатами).

Под действием электролитов однородная структура мыль­ного клея нарушается и мыло всплывает.

Всплывший над раствором электролита концентрированный слой мыла, содержащий 60—63% омыленных жирных кислот, называется мыльным ядром. Сваренное таким образом мыло называют иногда ядровым, а процесс обработки мыльного клея электролитами — отсолкой или высаливанием.

Этот метод обычно применяют при варке мыла из жирового сырья, содержащего различные примеси, так как в процессе отсолки мыльное ядро осветляется и освобождается от боль­шинства примесей.

Кроме того, косвенный метод применяют в тех случаях, когда для производства мыла применяют не жирные кислоты, а нейтральные жиры.

После высаливания глицерин, выделяющийся при омылении жиров (триглицеридов), переходит в нижнюю часть (подмыль — ный щелок). Затем подмыльный щелок направляют для утили­зации глицерина.

Ядровое мыло представляет собой натровую или калиевую соль жирных кислот, содержащих от 10 до 20 углеродных ато­мов. Мыло образуется при нейтрализации жирных, смоляных и нафтеновых кислот углекислой или каустической содой и при омылении нейтральных жиров едкими щелочами.

Карбонатное омыление. Суммарная реакция ней­трализации жирных кислот проходит по уравнению:

2RCOOH + Na2C03 < > 2RCOONa + СОг + Н20

Эта реакция протекает в несколько этапов.

В водном растворе углекислая сода, как соль слабой двух­основной кислоты и сильного основания, гидролизуется по уравнению:

Na2C03 + Н20 м. ^ NaHCOg + NaOH

При повышении температуры и разбавлении массы степень гидролиза углекислой соды увеличивается.

С повышением температуры до 70° С и выше и по мере уда­ления углекислого газа из сферы реакции, бикарбонат натрия почти полностью переходит в углекислый натрий

2NaHC03———— >- Na2C03 + Н20 + СОг

Который снова вступает в реакцию и так продолжается почти до полного его расходования.

Образующийся при гидролизе углекислой соды едкий натр нейтрализует жирные кислоты с образованием мыла:

RCOOH + NaOH < > RCOONa’+ Н20

Описанный процесс называется карбонатным омылением.

Технологически карбонатное омыление осуществляется сле­дующим образом. В аппарат сначала заливают раствор каль­цинированной соды и нагревают его острым паром до кипения. Затем вводят горячие жирные кислоты. Нельзя подавать вна­чале жирные кислоты, а затем соду, так как недостаток щелочи в растворе может привести к образованию нерастворимых в воде кислых мыл и загустеванию мыльной массы.

RCOONa + RCOOH————— >- RCOONa-RCOOH

Нейтрализацию жирных кислот кальцинированной содой ведут при интенсивном кипячении, чтобы полнее разложить би­карбонат и удалить углекислый газ, который после соответ­ствующей очистки можно использовать для получения пищевой или технической углекислоты.

В связи с тем что углекислый газ сильно вспенивает реак­ционную массу, жирные кислоты следует подавать постепенно.

Для перемешивания реакционной массы и облегчения уда­ления углекислого газа в аппарат периодически подают острый пар или сжатый воздух. Довести до конца нейтрализацию жир — пых кислот кальцинированной содой в производственных усло­виях трудно, поэтому ею нейтрализуют примерно 80—85% жирных кислот.

Остальные жирные кислоты и обычно присутствующий в не­больших количествах нейтральный жир омыляют каустической содой (35—40%-ный раствор), которую подают в тот момент, когда свободных жирных кислот остается не более 15—20%.

Присутствие бикарбоната натрия в реакционной массе во время подачи каустической соды нежелательно.

Бикарбонат натрия реагирует с едким натром по уравнению:

NaHC03 + NaOH Na2C03 + H20

Что приводит к потере каустической соды.

Процесс омыления заканчивают, когда после контрольного кипячения реакционной массы в течение 30 мин содержание свободной щелочи в ней не изменяется.

Каустическое омыление. Нейтральные жиры обычно омыляют едкими щелочами, обеспечивающими достаточную ско­рость реакции при температуре до 100° С.

Реакция протекает по уравнению:

R — СОО—СН2 |

Rr—СОО-СН + NaQH.4 >.RCOQNa + R‘cOONa +

R,f—COO—СН2

CH2—ОН + Rr‘COONa + СН-ОН СН2—ОН

Жиры омыляют водным раствором едкой щелочи. Практи­чески жиры нерастворимы ни в воде, ни в водном растворе едкой щелочи, поэтому реакция омыления сначала протекает на поверхности раздела с небольшой скоростью. Чтобы увеличить поверхность соприкосновения жира с раствором щелочи, нужны эмульгаторы. Таким эмульгатором служит само мыло, образую­щееся в начальный период омыления, специально добавленное или оставшееся в аппарате от предыдущей варки. Под дей­ствием острого пара или при энергичном перемешивании меха­нической мешалкой образуется довольно стойкая эмульсия. С образованием эмульсии скорость реакции омыления значи­тельно возрастает. Однако в сложном механизме омыления мыло является не только эмульгатором. Когда в реакционной массе накапливается примерно 10—15% (от веса жира) мыла, молекулы мыла начинают образовывать агрегаты (мицеллы). Мицеллы растворяют в себе жир и делают его растворимым в водном растворе щелочи. Процесс мицеллярного (коллоид­ного) растворения называется солюбилизацией.

Поверхность соприкосновения жиров, солюбилизированных в мицеллах мыла, получается значительно большей, чем в эмульсии, что соответственно приводит и к большей скорости реакции омыления.

Таким образом, можно сделать вывод, что процесс омыле­ния жиров водным раствором едкой щелочи идет в две стадии:

1) в начале процесса количество мыла невелико и жир со — любилизируется в небольших количествах. Реакция протекает на поверхности раздела фаз (гетерогенная система) и скорость ее вследствие этого небольшая;

2) по мере накопления мыла и увеличения количества солю — билизированного жира основная реакция протекает уже в рас­творе (гомогенная среда). Благодаря резко увеличившейся по­верхности соприкосновения значительно увеличивается и ско­рость реакции.

Технологический процесс омыления жиров ведется следую­щим образом: в мыловаренный котел вводят сначала обрезки мыла или мыло, оставшееся от предыдущей варки. Затем загру­жают необходимые жиры и добавляют примерно одну третью часть всего количества щелочи в виде 6—10%-ного раствора. При этом очень важно поддерживать оптимальную концентра­цию едкой щелочи. Для данной жировой смеси оптимальной является концентрация щелочи, которая на 1% ниже предель­ной концентрации, вызывающей высаливание образующегося мыла. При высаливании нарушается эмульсия, обеспечивающая необходимую скорость реакции. Поэтому в начальный период более крепкий раствор щелочи и интенсивное кипячение не до­пускаются.

Процесс ведется без подогрева, так как реакция омыления жиров является экзотермической.

После того как значительная часть жира омылилась, обра­зовалась устойчивая эмульсия и масса из молочнообразной по­степенно перешла в прозрачную клееобразную, начинается вто­рой период омыления. В этот период подают более концентри­рованную (14—16%-ную) щелочь и энергично перемешивают всю массу острым паром, поддерживая температуру около 100°С. Мылообразование проходит быстро и более равномерно. Щелочь подают порциями в момент, когда в реакционной массе ее остается не более 0,5%.

Щелочность проверяют на пробе — фенолфталеином. По мере омыления жиров вязкость реакционной массы повышается, она становится густой, малоподвижной, и процесс омыления замедляется. Чтобы это предотвратить, в котел вместе с раство­ром щелочи подают 20%-ный раствор поваренной соли (из расчета 0,5% NaCl от всей массы в котле).

В третий период происходит доомыление нейтрального жира концентрированной (25—30%-ной) щелочью. Массу энергично кипятят до тех пор, пока содержание неомыленного жира не достигнет 0,05—0,25%, а свободной щелочи — 0,2—0,3%. После этого варку мыла можно считать законченной.

Масса в котле представляет собой прозрачную вязкую жидкость, внешне похожую на горячий раствор клея, вследствие чего она и получила название мыльного клея.

Значительно быстрее протекает омыление жиров водно- спиртовым раствором едкой щелочи. Это объясняется прежде всего частичным растворением жиров в спирте, а также тем, что спирт вытесняет из молекулы жира глицерин, образуя эти­ловый эфир жирных кислот, который гидролизуется на жирные кислоты, омыляемые едкой щелочью быстрее, чем жир (три — глицерид).

Процесс протекает по следующей схеме:

Rcoo — сн2 сн2-он

I ___ . I

RCOO—СН + ЗС2Н5ОН < >- 3RCOOC2H5 + сн—он

RCOO—СН2 СН2—ОН

Rcooc2H5 + н2о^=±:с2н5он + Rcooh

RCOOH + NaOH RCOONa + H20

После варки мыльный клей поступает на переработку.

Высаливание мыла. Высаливанием называется про­цесс обработки мыльного клея электролитами, в результате ко­торого мыльный клей разделяется на две или три фракции.

Сущность процесса высаливания заключается в том, что сильные электролиты подавляюще действуют на диссоциацию мыла, уменьшая количество ионов за счет образования молекул, а также разрушают мыльный клей, выделяя из него (коагули­руя) ассоциированные молекулы мыла.

RCOONa 4 > RCOO" + Na+

Выделяющееся при высаливании более концентрированное мыло всплывает; его называют ядром или ядровой фазой.

Если в мыльном клее содержалось мыла (в пересчете на жирные кислоты) 40—55%, то в ядре его содержится 60% и бо­лее. В оставшейся внизу фазе концентрация мыла уменьшается. Эта фаза называется подмыльным клеем.

С повышением концентрации электролитов количество мыла в ядровой фазе увеличивается, а в подмыльном клее умень­шается.

Полное высаливание мыльного клея происходит по достиже­нии определенной для каждой жирной кислоты или смеси кислот концентрации электролитов; эта концентрация назы­вается предельной. После высаливания мыльный клей представ­ляет смесь, состоящую из ядра и раствора электролита (под — мыльный щелок).

Высаливание мыльного клея повышает концентрацию мыла, очищает его от белковых, красящих и механических примесей, позволяет извлечь из мыльного клея глицерин, образующийся при омылении нейтральных жиров.

Шлифование мыла. Чтобы получить особенно чистое и светлое мыло, его шлифуют, очищая мыльное ядро от избытка электролитов, темноокрашенных примесей, а также уменьшая в нем содержание мыл низкомолекулярных жирных кислот. В результате шлифования мыло приобретает однородность, бо­лее низкую вязкость и надлежащую пластичность.

Операция шлифования заключается в следующем: мыльное ядро смешивают с горячей водой и кипятят, переводя его в клеевое состояние. Затем отдельными порциями вводят элек­тролиты (едкий натр, хлористый натрий и т. д.). Содержание едкой щелочи в мыле поддерживается в пределах 0,5—0,7%. После подачи каждой порции электролита мыльную массу ин­тенсивно кипятят.

Затем производят частичное высаливание мыльной массы, с тем чтобы разделить ее на ядро и подмыльный клей, в кото­рый переходит избыток электролитов. Ядро приобретает новую кристаллическую структуру, обеспечивающую при охлаждении однородность и пластичность мыла. После шлифования мыло отстаивается, и мыльное ядро перекачивается в мылосборник для дальнейшей переработки.

Варка мыла. Независимо от метода изготовления (пря­мой или косвенный) мыло варят в аппаратуре периодического и непрерывного действия. При периодической варке мыла про­цесс осуществляется в мыловаренных котлах (емкостью от 40 до 200 м3). Наиболее распространены котлы емкостью

40—60 MS. Процесс варки мыла, особенно косвенным методом, длится иногда двое суток и более. При периодической варке мыла наблюдается большой расход пара, кроме того, исполь­зуется ручной труд.

Между тем, сама реакция нейтрализации жирных кислот и омыления нейтральных жиров протекает достаточно быстро.

Советские специалисты и новаторы производства разрабо­тали несколько схем непрерывной варки мыла прямым методом. Длительность непрерывной варки мыла в 10 раз короче пе­риодического процесса.

Применение непрерывных процессов варки и обработки мыла позволяет создавать комплексно-механизированные и ав­томатизированные предприятия.

Принципиальная схема непрерывной варки мыла из расщеп­ленных жиров прямым методом изображена на рис. 3.

Очищенные от примесей расщепленные жиры, синтетические жирные кислоты или другие жирозаменители из питательных баков 1 поступают в специальный автоматический насос-доза­тор 5. В него же поступает раствор кальцинированной соды из мерника 2. Варочный аппарат состоит из двух секций б и 7.

Карбонатная масса из первой секции 6 переводится во вто­рую 7, где к ней из мерника 3 насосом 5 добавляется раствор едкого натра и производится каустическое доомыление жирных кислот и нейтрального жира. Если в производстве применяется соапсток, то из него получают косвенным методом в аппарате 8 Соапсточное ядро, которое добавляют в секцию 7 варочного аппарата, где оно смешивается с основной массой мыла, сва­ренного прямым методом. Готовое мыло непрерывно поступает в мылосборник 9 и направляется на дальнейшую обработку. Для получения более чистого мыла его подвергают частичному высаливанию в аппарате 10, куда из мерника 4 поступает рас­твор поваренной соли. Высаливание также ведется непрерывно, а разделение мыльного клея на ядро и подмыльный клей может быть произведено либо в центрифуге 11, либо в колонном аппа­рате 12. Ядро собирается в мылосборник 9, а подмыльный клей — в сборник 13, откуда он направляется на повторную пе­реработку.

В настоящее время применяют несколько технологических схем и аппаратов для непрерывной варки мыла прямым ме­тодом.

Одна из схем непрерывной варки мыла прямым методом разработана Б. Н. Тютюнниковым, П. В. Науменко и М. П. Бес­пятовым. Варка мыла производится на аппарате ТНБ-2; прин­ципиальная схема варки мыла на аппарате ТНБ-2 представ­лена на рис. 4.

Приготовленная жировая смесь подогревается глухим па­ром в резервуаре 1 до температуры 85—90° С и автоматиче­ским насосом-дозатором 2 подается в трубчатый подогрева­тель 3, в котором смесь нагревается глухим паром до 120—125° С. Аналогично из резервуара 4 тем же дозирующим насосом 2 в трубчатый подогреватель 5 подается раствор каль­цинированной соды, который нагревается до 95° С.

Варочный аппарат (реактор) 8 состоит из трех цилиндров диаметром 0,9 м и длиной 3,0 м и четвертого цилиндра диамет­ром 0,9 м и длиной 3,98 м.

Расположенные горизонтально цилиндры последовательно соединены между собой, так что мыльная масса последова­тельно переходит из левого верхнего цилиндра А (рис.4) в пра­вый верхний Б, затем в правый нижний В и, наконец, в ле­вый нижний цилиндр Г. Все цилиндры аппарата имеют го­ризонтальные винтовые мешалки, вращающиеся со скоростью 50—60 об/мин, паровую рубашку для обогрева глухим паром

И дырчатые змеевики для подачи острого пара. Цилиндр А имеет смеситель с турбинной мешалкой (270 об/мин). Нагре­тая жировая смесь и раствор кальцинированной соды из подо­гревателей 3 и 5 поступают в смеситель цилиндра А. В смеси­теле начинается карбонатное омыление, которое продолжается в самом цилиндре А. Карбонатное омыление сопровождается сильным пенообразованием. Цилиндр А, кроме того, называется пеногасителем, так как в нем пена разрушается. Из цилиндра Л смесь поступает в цилиндр Б, где при помощи острого пара производится отгонка остатков углекислого газа. Углекислый газ из цилиндров А и Б через газосборники поступает в пено — ловушку 11 и конденсатор 12, откуда направляется в сборный газгольдер.

Освобожденная от углекислого газа масса направляется в цилиндр В, где к ней добавляется 38—40%-иый раствор каустической соды, поступающий из резервуара 6 через насос 2 И подогретый в подогревателе 7 до 95° С.

Раствор каустической соды подается через распылитель. Карбонатная масса с тонкодиспергированным в ней раствором каустической соды поступает в цилиндр В, где производится каустическое доомыление. Цилиндр Г служит также для про­ведения каустического доомыления, в то же время он является контрольным. Из последнего цилиндра Г сваренное мыло по­ступает через сифон в приемник-корректировщик 10, из кото­рого насосом перекачивается для дальнейшей обработки. Иногда при варке мыла используется соапсточное ядро, кото­рое поступает из сборника 9 и добавляется к мыльной массе в цилиндре Г.

Средняя продолжительность пребывания мыла в аппарате 30—40 мин. Производительность аппарата ТНБ-2 достигает 10—12 т мыла в час.

В 1966 г. в Советском Союзе работало 9 установок непре­рывного производства хозяйственных мыл с применением аппа­рата ТНБ-2. Себестоимость 1 т мыла при этом была сни­жена на 3—3,8 руб.; производительность труда повысилась в 2—2,5 раза. Производство хозяйственных мыл на непрерывно действующем оборудовании с высокой степенью механизации дало возможность резко сократить производственные площади и в сжатые сроки увеличить мощность мыловаренных за­водов.

Другая схема непрерывной прямой варки мыла разработана работниками московского завода «Новый мыловар» С. Ф. Бай­ковым, К. В. Шевелевым, Л. А. Магницким. Мыло варится на установке БШМ с использованием для карбонатного омыления инжекционного смесителя.

Во ВНИИЖе разработаны методы непрерывного карбонат­ного омыления жировой смеси хозяйственных мыл под давле­нием и др.

Классификация и нормы качества мыл. Прежде чем перейти к описанию механической обработки мыла, необходимо ознако­миться с классификацией мыл, выпускаемых отечественными мыловаренными заводами, так как от механической обработки во многом зависит товарный вид мыла.

В зависимости от назначения мыла делятся на следующие основные группы:

1) хозяйственные, применяемые для стирки волокнистых ма­териалов и мытья различных предметов;

2) туалетные, предназначенные для ухода за телом и воло­сами человека;

3) специальные (медицинское, для промышленности, сель­ского хозяйства и т. д.).

Все виды мыл в свою очередь различаются по консистенции и товарному виду.

В зависимости от состояния (какими они должны быть при обычной температуре) мыла делятся на: твердые, мягкие (мазе — и пастообразные), жидкие, порошкообразные.

По способу обработки можно выделить мыло подсушенное и неподсушенное, с механической обработкой и без нее.

В каждой группе мыла отличаются друг от друга содержа­нием жирных кислот. Так, хозяйственные мыла выпускаются с содержанием 40, 47, 60, 66, 70 и 72% жирных кислот.

Ниже приведен ассортимент хозяйственного мыла, выпу­скаемого отечественной промышленностью.

Твердое неподсушенное

Т 60%

Г 47%

Твердое подсушенное

Т

66-70%

72%

Хозяйственное
Мыло

Мягкое мазеобразное (жидкое) 1

J |

40% 40% 60%

(специальное (хозяйственное (хозяйственное

Калиевое) I сорта) высшего сорта)

Порошкообразное

1 Р Г

10% 25% 68-82%

Основным показателем качества мыла всех видов является содержание жирных кислот. Однако в производственных усло­виях трудно выдержать установленную норму содержания жир­ных кислот. Кроме того, при хранении большинство мыл усы­хает и меняет свой вес. Чтобы гарантировать потребителю определенное качество мыла независимо от веса куска, в тех­нические условия на все виды твердого кускового мыла введен показатель — качественное число.

Качественное число — это фактическое содержание жирных кислот в куске мыла в граммах, оно определяется по формуле:

К. ч. =——- Г,

100

Где в — фактический вес куска мыла, г; ж — содержание жирных кислот, %.

Пример: Определить качественное число куска 60%-ного хозяйствен­ного мыла с номинальным весом 400 г,

400-60

К — 4-=-w=240 е-

Косвенным показателем качества мыла является его пенооб — разующая способность в воде жесткостью 5,5 мг-экв/л при тем­пературе 45° С.

Пенообразующая способность определяется при встряхива­нии 100 мл 0,5%-ного водного раствора мыла в мерном ци­линдре. Высота столба пены (пенообразующая способность) измеряется в мл.

Качество мыла регулируется техническими условиями.

К твердому хозяйственному мылу предъявляются следующие качественные требования: при температуре до 30° С мыло должно быть твердым на ощупь, нелипким, что иногда прояв­ляется при избытке канифоли в жировой смеси. На поверхности мыла не должно быть выпота в виде маслянистых выделений, что свидетельствует о прогорклости мыла из-за введения в ре­цептуру большого количества ненасыщенных жирных кислот или неомыленного жира.

На поверхности мыла не должно быть также белого налета, образующегося из-за избытка соды или поваренной соли.

Цвет мыла зависит от цвета компонентов жировой смеси (шихты) и степени их очистки.

Цвет хозяйственного мыла колеблется от светло-желтого до коричневого. Хозяйственное мыло не должно иметь запаха про­дуктов разложения, органических веществ или прогоркших продуктов (гнилостного, окисленных масел), а также рыбного и другого.

Такой запах может появиться при варке мыла из плохо очи­щенных жиросодержащих отходов, а также если в мыле остав­лено большое количество неомыленного жира.

Технические условия обычно ограничивают титр смеси жир­ных кислот, выделяемых из твердого мыла. Титр твердых хозяй­ственных мыл лежит в пределах 34,5—42° С. Снижение титра мыла ведет к его быстрой растворимости и истираемости. Повы­шение титра ухудшает растворимость мыл или требует повыше­ния температуры воды для его растворения. Содержание сво­бодной едкой щелочи к номинальному весу куска мыла не должно превышать 0,2%. Избыток едкой щелочи разрушает при стирке шерстяные и шелковые ткани.

Из этих же соображений содержание углекислой щелочи в твердых хозяйственных мылах не должно превышать 1%.

В жидком хозяйственном мыле I сорта и специальном ка­лиевом разрешается содержание углекислой щелочи до 2,5—3%, так как в данном случае углекислая щелочь повы­шает подвижность жидкого мыла и облегчает его перекачку.

Содержание неомыляемых органических веществ и неомы- ленного жира во всех сортах хозяйственного мыла должно быть в пределах 2—6,25%.

Чем выше сорт мыла, тем меньше в нем должно быть неомыляемых веществ и жира, так как они снижают моющую способность мыла.

Если содержание неомыляемых веществ в мыле часто не зависит от мыловара, так как они вносятся с сырьем, то содер­жание неомыленного жира, который особенно вреден и вызы­вает прогорклость мыла, целиком зависит от тщательности ве­дения процесса варки.

Хозяйственные мыла раньше выпускали с различными на­полнителями, нерастворимыми в воде (глинами и т. д.).

В настоящее время, поскольку наполнители являются бал­ластом, ухудшающим качество мыла, количество их ограничи­вается в пределах 0,5—1%.

Механическая обработка мыла. Целью механической обра­ботки сваренного мыла является его охлаждение, подсушива­ние, формование, резка на куски, маркировка (штамповка) и упаковка.

Техника механической обработки хозяйственного мыла не­прерывно совершенствуется.

Раньше мыло охлаждали в холодильных формах в течение 5—20 суток, затем появились мылохолодильные машины, в ко­торых мыло охлаждалось проточной водой за 2—3 ч.

В последние годы широкое распространение получил непре­рывный метод охлаждения и сушки мыла за счет использования тепла перегрева. Метод основан на том, что нагретое до высо­кой температуры мыло непрерывно подается в камеру, находя­щуюся под вакуумом.

Вследствие уменьшения давления вода, содержащаяся в мыле, оказывается относительно перегретой, что приводит к испарению части ее и к охлаждению мыла до температуры кипения воды при принятом рабочем давлении в камере.

Если, например, при атмосферном давлении температура кипения воды равна 100° С, то при давлении 73 мм рт. ст.— тем­пература кипения будет 45° С, а при 30 мм рт. ст.— 28° С.

При новом методе охлаждения и сушки в мыле, как пра­вило, уменьшается количество влаги, и оно становится более концентрированным, обеспечивается более однородный состав (по содержанию жирных кислот) во всей массе мыла.

Вакуум-сушильные установки (ВСУ) отличаются простотой и экономичностью в работе. По данным на 1/1-66 г. количество ВСУ на отечественных мыловаренных заводах достигло 125 при средней производительности каждой 50 т/сут. хозяйственного мыла с содержанием жирных кислот 63—70%.

Мыльная стружка, выходящая из вакуум-сушильной камеры, поступает в две параллельно работающие шнековые машины (пелотезы).В шнековых машинах мыло спрессовывается в плот­ную массу, которая выдавливается через выходное отверстие (мундштук) прямоугольной формы в виде бесконечного бруска (мыльная штанга, мыльная колбаска).

Затем мыло поступает на машину для маркировки и резки.

На этой машине на брусок мыла накатывают четкий рису­нок и надписи, которые по техническим условиям должны нахо­диться на поверхности, и режут брусок на стандартные куски. Отрезанные куски отводятся транспортером на упаковочный стол.

Хозяйственное мыло упаковывают в дощатые ящики закры­того типа весом нетто не более 50 кг. На упаковочном столе ящики после заполнения мылом закрывают крышками. Для прочности ящик окантовывают металлической лентой или про­волокой. На торец ящика наносят трафарет или наклеивают бумажную этикетку с напечатанными реквизитами. Мыло должно храниться в сухих закрытых помещениях. Ящики с мы­лом укладываются в штабели высотой не более 2 л с прохо­дами между ними для циркуляции воздуха.

Виды мыла. На фабриках химической чистки и в прачечных применяют следующие виды мыла.

1. Хозяйственное мыло твердое выпускается по РТУ РСФСР 216—63 следующих сортов:

60%-ное, цвет от желтого до коричневого, качественное число 240±3%, допускается слабый запах нафтеновых кислот; номинальный вес куска 400 г;

70%-ное, цвет от желтого до темно-желтого, качественное число 240±2%; номинальный вес куска 340 г;

72%-ное, цвет от светло-желтого до желтого, качественное число 180±2%; номинальный вес куска 250 г.

2. Хозяйственное мыло жидкое выпускается по РТУ РСФСР 215—57 следующих сортов:

Специальное калиевое мыло, которое варят из натуральных растительных масел. Представляет собой мазеобразную одно­родную массу от светло-желтого до светло-коричневого цвета; содержание жирных кислот 40%;

Хозяйственное мыло высшего сорта представляет собой одно­родную мазеобразную массу от желтого до коричневого цвета; содержание жирных кислот 60%, неомыляемых органических веществ и неомыленного жира — 5,75 %;

Хозяйственное мыло 1 сорта представляет собой жидкую или мазеобразную массу от желтого до темно-коричневого цвета; содержание жирных кислот 40%, неомыляемых веществ и жира 6,25%, наполнителей нерастворимых в воде — 5%.

3. Мыло олеиновое текстильное получают по ГОСТ 8252—56 при нейтрализации щелочью непредельной олеиновой кислоты марок А и Б. Цвет мыла от желтого до светло-коричневого. Содержание жирных кислот, считая в том числе и неомыляемые органические вещества,— не менее 40%.

Упаковывают олеиновое мыло в деревянные бочки или стальные барабаны емкостью не более 250 кг хранить его сле­дует в закрытых помещениях.

Олеиновое мыло применяют в операциях мокрой чистки и перекрашивания одежды, а также для смягчения засохших пятен жиров, масел и мазей.

4. Мыло калийное (зеленое), выпускаемое по РТУ Лат. ССР 606—64. Однородная мазеобразная масса от светло-желтого до темно-бурого цвета с зеленоватым оттенком. Его получают омы­лением растительных масел и технического животного жира раствором едкого калия. Мыло калийное расфасовывают в плот­ные деревянные бочки весом по 40—50 кг и стеклянные банки по 500 г. Хранить его рекомендуется в чистых сухих закрытых складских помещениях. Калийное мыло можно применять при удалении окислившихся пятен, а также для зачистки загряз­ненных изделий. Кроме того, оно входит в состав пятновывод — ных средств. Калийное мыло может повредить окраску из­делия.

5. Порошкообразные мыла (стиральные порошки) согласно РТУ РСФСР 220—57 выпускаются двух сортов:

I сорт стирального порошка содержит жирных кислот и жирозаменителей 25%, щелочных электролитов (в пересчете на Na20) не более 23%, в том числе силиката натрия (в пере­счете на сухой) не более 5,0%.

II сорт стирального порошка содержит жирных и других кислот не менее 10%, щелочных электролитов (в пересчете на Na20) не более 25%, в том числе силиката натрия (в пересчете на сухой) не более 5%.

Стиральные порошки обладают рядом преимуществ по срав­нению с твердым хозяйственным мылом, а именно: они легче растворяются и легче дозируются, обладают лучшим моющим действием. Стиральный порошок должен быть сыпучим, сухим, иметь равномерный помол (средний радиус частиц 40—45 мк). Цвет порошка от белого до светло-серого и желтого. Порошок не должен иметь гигроскопических примесей: глицерина, хло­ристого натрия и др.

Существует два метода получения стиральных порошков:

А) распыление жидкой композиции в сушильной камере в струе горячего воздуха при помощи форсунки или вращаю­щегося диска;

Б) кристаллизация, когда композицию распыляют в токе холодного воздуха. Порошок, получаемый таким образом, со­держит 40%) и более влаги, но поскольку вода кристаллизацион­ная и химически связана с содой, то она не влияет на сыпучесть порошка.

Стиральный порошок выпускают в одинарных пакетах из крафт-бумаги или в коробках с номинальном весом (нетто) 500 и 1000 г.

Недостатки мыла. Жировое мыло в течение веков благодаря своим высоким моющим свойствам и сравнительной простоте производства являлось почти единственным средством для стирки и ухода за телом.

Однако наряду с достоинствами мыло имеет ряд серьезных недостатков.

1. На производство мыла идет дефицитное пищевое сырье.

2. В жесткой воде мыло реагирует с солями жесткости, об­разуя кальциевые и магниевые мыла:

2RCOONa + Са(НС03)2 ———— ► (RCOO)2Ca + 2NaHC03

J——

2RCOONa + MgCl2 ———— >- (RCOO)2Mg + 2NaCl

—— 1——

Кальциевые и магниевые мыла не обладают моющим дей­ствием, они представляют собой сероватые липкие хлопья, осе­дающие на ткани в виде загрязнений. При этом ткань приобре­тает сероватый оттенок. Оседая на ткани, известковые мыла снижают также ее прочность, так как радикалы ненасыщенных жирных кислот при сушке тканей легко окисляются кислородом воздуха, а образующиеся при этом вещества перекисного харак­тера обусловливают усиленное окисление целлюлозы.

Выстиранная мылом в жесткой воде ткань становится гру­бой, менее эластичной, поры ее забиваются, ухудшаются гигро­скопичность и воздухопроницаемость, окраска становится более блеклой.

Исследования показали, что при стирке в жесткой воде (12 мг-экв/л) за счет реакции с солями жесткости теряется 24—30% мыла, расходуемого на стирку.

3. В водных растворах мыло гидролизуется, в результате чего появляется свободная едкая щелочь:

R СО ONa + Н20 < RCOONa + NaOH

При стирке хлопчатобумажных и льняных тканей рН мою­щего раствора составляет примерно 10—11, поэтому образова­ние свободной едкой щелочи не оказывает вредного влияния. Однако при стирке тканей из шерстяных, шелковых и химиче­ских волокон образование свободной едкой щелочи при гидро­лизе мыла влияет на прочность этих волокон и их окраску.

4. Наилучшее моющее действие мыло проявляет при повы­шенной температуре (80—95°С). Однако при такой температуре нельзя стирать изделия из шерстяных, шелковых и химических волокон.