日用化学品生产技术第三章-肥皂课件.ppt
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1、第三章第三章肥皂和香皂肥皂和香皂第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理第二节第二节皂基的制备方法皂基的制备方法第三节第三节常用皂类的生产工艺常用皂类的生产工艺第四节第四节肥皂的质量问题分析肥皂的质量问题分析12021概述概述掌掌握握肥肥皂皂的的去去污污原原理理、皂皂基基的的制制备备方方法法以以及相应的生产工艺及相应的生产工艺了了解解肥肥皂皂的的性性质质、相相关关质质量量问问题题及及处处理理方方法法22021概述概述肥肥皂皂(soap)通通常常指指高高级级脂脂肪肪酸酸或或混混合合脂脂肪肪酸酸的碱性盐类的碱性盐类.化化学学通通式式:RCOOM,R代代表表长长碳碳链链烷烷基基,M代代表
2、某种金属离子。表某种金属离子。具具有有洗洗涤涤、去去污污、清清洁洁等等作作用用的的皂皂类类主主要要是是脂脂肪肪酸酸钠钠盐盐、钾钾盐盐和和铵铵盐盐,其其中中最最常常用用的的是是脂脂肪肪酸钠盐酸钠盐.脂脂肪肪酸酸的的碱碱土土金金属属盐盐(钙钙、镁镁)及及重重金金属属盐盐(铁铁、锰锰)等等金金属属皂皂均均不不溶溶于于水水,不不具具备备洗洗涤涤能能力,主要作为农药乳化剂、金属润滑剂等力,主要作为农药乳化剂、金属润滑剂等.市场现状及市场前景如何市场现状及市场前景如何?32021近近几几十十年年来来虽虽然然洗洗衣衣粉粉、合合成成洗洗涤涤剂剂的的产产量量不不断断增增加加,但但是是由由于于肥肥皂皂耐耐用用、洗
3、洗涤涤衣衣物物干干净净等等特特点点,仍仍是是国国内内洗洗涤涤市市场场的的主主要要用用品品之之一一。化化妆妆品品中中的的香香皂皂,由由于于使使用用方方便便,去去污污效效果果好好,价价格格便便宜宜,刺刺激激性性低低,花花样样品品种种多多等等特特点点,在在国国内内外外仍仍然然是是重重要要的的皮肤清洁用品。皮肤清洁用品。42021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理一、肥皂的性质一、肥皂的性质1.多晶性多晶性2.吸湿性吸湿性3.水解性水解性4.去垢性去垢性52021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理一、肥皂的性质一、肥皂的性质1.多晶性多晶性肥肥皂皂是是一一种种借借助
4、助X射射线线衍衍射射能能看看到到的的同同质质多多晶晶体体。可可分分为为、四四种种晶晶型型,保保管管时时间间越越久久、越越干干燥燥,结结晶晶越越显显著著,但但不不是是变变质。质。62021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理一、肥皂的性质一、肥皂的性质2.吸湿性吸湿性是是指指肥肥皂皂在在潮潮湿湿环环境境中中吸吸收收水水分分的的能能力力。主要原因是亲水基的存在,即:主要原因是亲水基的存在,即:碳链越短,亲水性越强;碳链越短,亲水性越强;碳链长度相同,含有双键的分子较强。碳链长度相同,含有双键的分子较强。72021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理一、肥皂的性质一、
5、肥皂的性质3.水解性水解性溶于水后,部分会水解:溶于水后,部分会水解:RCOONa+H2ORCOOH+Na+OH-水解后,溶液呈碱性:水解后,溶液呈碱性:普通肥皂普通肥皂pH:1112香皂香皂pH:1082021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理一、肥皂的性质一、肥皂的性质4.去垢性去垢性肥肥皂皂是是最最古古老老的的表表面面活活性性剂剂,溶溶于于水水后后,其其表表面面张张力力和和界界面面张张力力均均下下降降。在在水水中中具具有有湿润、分散、乳化、起泡、增溶等性能。湿润、分散、乳化、起泡、增溶等性能。92021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理二、肥皂的去污原
6、理二、肥皂的去污原理肥肥皂皂是是长长链链脂脂肪肪酸酸的的钠钠盐盐或或钾钾盐盐,常常用用的为脂肪酸钠盐。质地较硬,又称硬肥皂。的为脂肪酸钠盐。质地较硬,又称硬肥皂。加入香料以后即为香皂;加入香料以后即为香皂;加入苯酚、芦荟等即为药皂;加入苯酚、芦荟等即为药皂;加入增泡剂松香酸钠后可作为洗涤用皂。加入增泡剂松香酸钠后可作为洗涤用皂。102021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理二、肥皂的去污原理二、肥皂的去污原理肥肥皂皂的的去去污污原原理理在在于于其其一一端端为为羧羧酸酸离离子子、一端为链状烃基;即一段疏水,一端亲水。一端为链状烃基;即一段疏水,一端亲水。112021第一节第一节
7、肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理二、肥皂的去污原理二、肥皂的去污原理肥肥皂皂溶溶解解于于水水中中后后,长长链链烃烃基基见见已已考考范范德德华华力力聚聚集集在在一一起起,形形成成球球状状,进进而而形形成成胶胶束束或或层层状状、块块状状。将将疏疏水水的的污污垢垢包包围围在在亲亲水水基里,从而除去污垢。基里,从而除去污垢。122021第一节第一节肥皂的性质及去污原理肥皂的性质及去污原理二、肥皂的去污原理二、肥皂的去污原理肥肥皂皂虽虽然然有有较较强强的的洗洗涤涤能能力力,但但是是也也有有一定缺陷。如:一定缺陷。如:不宜在酸水或硬水中使用;不宜在酸水或硬水中使用;制造肥皂需要大量的食用油脂。制造
8、肥皂需要大量的食用油脂。132021三、用于制皂的油脂三、用于制皂的油脂(一一)制皂对油脂的要求制皂对油脂的要求1、油脂是制造肥皂的主要原料、油脂是制造肥皂的主要原料。2、油脂主要化学组成:脂肪酸甘油酯、油脂主要化学组成:脂肪酸甘油酯。3、油脂的质量直接影响所生产肥皂的质量。、油脂的质量直接影响所生产肥皂的质量。1420214、一一般般依依据据下下列列几几项项指指标标来来选选择择制制皂皂的的油油脂脂(1)相对密度)相对密度(Densityratio)相相对对密密度度能能反反映映油油脂脂的的分分子子量量及及粘粘度度,相相对对密密度度大大则则分分子子量量大大,粘粘度度也也高高。通通常常液液体体油油
9、脂脂在在20,固固体体油油脂脂在在50测测定定相相对对密密度度,相相对对密密度度在在0.8870.975之间为宜。之间为宜。(2)凝固点)凝固点(Solidpoint)油油脂脂凝凝固固点点对对肥肥皂皂质质量量的的影影响响很很大大,凝凝固固点点太太高高的的油油脂脂生生产产的的肥肥皂皂易易龟龟裂裂,泡泡沫沫少少,去去污污力力差差;凝凝固固点点太太低低会会影影响响肥肥皂皂的的硬硬度度。制制皂皂选选用用的的油油脂脂,其其凝凝固固点在点在3842之间为宜。之间为宜。152021(3)皂化值)皂化值(Saponificationnumber)油油脂脂用用KOH的的乙乙醇醇溶溶液液皂皂化化,1g油油脂脂完完
10、全全皂皂化化时时所所消消耗耗KOH的的毫毫克克数数为为油油脂脂的的皂皂化化值值。油油脂脂用用KOH的的乙乙醇醇溶溶液液皂皂化化,1g油油脂脂完完全全皂皂化化时时所所消消耗耗KOH的的毫毫克克数数为为油油脂脂的的皂皂化化值值。脂脂肪肪酸酸甘甘油油酯酯的的分分子子量量愈愈高高,皂皂化化值值愈愈低低,也也就就表表明明制制得得的的皂皂愈愈易易溶溶于于水水,易易起起大大泡泡。由由皂皂化化值值可可以以计计算算油油脂脂的的平平均均分分子子量量及皂化时所需及皂化时所需NaOH溶液的质量。溶液的质量。(4)酸值)酸值(Acidnumber)工工业业油油脂脂中中往往往往含含有有游游离离的的脂脂肪肪酸酸。中中和和1
11、g油油脂脂中中的的游游离离脂脂肪肪酸酸所所需需KOH的的毫毫克克数数称称为为酸酸值值或或酸酸价价。根根据据酸酸值值可可以以计计算算油油脂脂中中游游离离脂脂肪肪酸酸的的含含量量。酸酸值值愈愈高高,游游离离脂脂肪肪酸酸含含量量愈愈多多,说说明明油油脂脂不不新新鲜鲜,质质量量差差,会会使使制制得得的的皂皂变变质质、出出汗汗、发发臭臭。由由酸酸值值可可以以计计算算游游离脂肪酸含量。离脂肪酸含量。162021(5)碘值)碘值(Iodinevalue)油油脂脂分分子子中中的的双双键键能能与与碘碘发发生生加加成成反反应应。从从加加成成反反应应中中所所消消耗耗的的碘碘量量可可以以衡衡量量油油脂脂的的不不饱饱和
12、和程程度度。碘碘值愈高,不饱和程度愈高,制得的皂愈软。值愈高,不饱和程度愈高,制得的皂愈软。每每100g油脂所消耗碘的克数为碘值(或碘价)。油脂所消耗碘的克数为碘值(或碘价)。根根据据碘碘值值的的大大小小,油油脂脂分分为为干干性性油油、半半干干性性油油和和不干性油。不干性油。(6)不皂化物)不皂化物(Unsaponifiablematter)不不皂皂化化物物是是指指油油脂脂中中所所含含脂脂肪肪酸酸以以外外的的脂脂肪肪成成分分,如如萜萜烯烯类类(维维生生素素A等等),这这些些物物质质不不会会中中和和皂皂化化,以以杂杂质质状状态态存存在在于于肥肥皂皂中中,通通常常不不皂皂化化物物含含量量大大于于1
13、%不可直接制皂。不可直接制皂。172021(二)油脂的预处理(二)油脂的预处理油脂的预处理的原因:天然动植物油脂中,除油脂的预处理的原因: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,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。脂、色素、蛋白质等杂质。1820211、脱胶、脱胶脱脱胶胶是是指指去去除除油油脂脂中中磷磷酯酯、蛋蛋白白质质以以及及其其他他胶胶质和粘液质。质和粘液质
14、。胶胶质质的的存存在在降降低低了了油油脂脂的的使使用用价价值值和和稳稳定定性性,且在精炼中影响其他工艺,导致肥皂产品质量下降。且在精炼中影响其他工艺,导致肥皂产品质量下降。现现代代化化的的脱脱胶胶方方法法是是用用磷磷酸酸处处理理油油脂脂,胶胶质质被被磷磷酸酸凝凝聚聚,同同时时油油中中重重金金属属还还能能与与磷磷酸酸形形成成磷磷酸酸盐盐沉淀。沉淀。1920212、脱酸、脱酸脱脱酸酸是是指指去去除除油油脂脂中中游游离离脂脂肪肪酸酸和和色色素素的的处处理理过程。过程。如如果果是是脂脂肪肪酸酸中中和和法法制制皂皂,油油脂脂要要水水解解成成脂脂肪肪酸和甘油,所以水解前无需去除游离的脂肪酸。酸和甘油,所以
15、水解前无需去除游离的脂肪酸。但但以以油油脂脂皂皂化化法法制制皂皂,必必须须在在油油脂脂漂漂白白之之前前除除去去游游离离脂脂肪肪酸酸,否否则则将将影影响响脱脱色色效效果果。游游离离脂脂肪肪酸酸可可以以用用碱碱炼炼法法除除去去,也也可可以以在在油油脂脂脱脱臭臭的的同同时时蒸蒸馏馏除去。除去。这这里里介介绍绍油油脂脂碱碱炼炼脱脱酸酸的的处处理理方方法法。该该法法的的基基本原理是:本原理是:RCOOHNaOHRCOONa+H2O2020213、脱色、脱色为什么要进行脱色?为什么要进行脱色?脱色的方法分为两类:化学法和物理吸附法。脱色的方法分为两类:化学法和物理吸附法。化化学学脱脱色色法法是是用用氧氧化
16、化、还还原原剂剂漂漂去去油油脂脂中中的的色色素,仅用于处理生产洗衣皂的低质油脂。素,仅用于处理生产洗衣皂的低质油脂。物物理理吸吸附附法法是是用用活活性性白白土土等等吸吸附附油油脂脂中中的的色色素素,适用于处理制造香皂用的高质量油脂。适用于处理制造香皂用的高质量油脂。脱脱色色的的温温度度视视油油脂脂品品种种和和脱脱色色要要求求而而定定,一一般般在在105130之间。之间。脱色操作时先将油脂加热到规定温度。脱色操作时先将油脂加热到规定温度。2120214、脱臭、脱臭为什么要进行脱臭?为什么要进行脱臭?天天然然的的动动植植物物油油脂脂往往往往具具有有特特殊殊气气味味,如如牛牛羊羊油油的的膻膻气气等等
17、。这这些些气气味味将将影影响响皂皂类类,特特别别是是香香皂皂的的气气味味,为为此此对对制制造造香香皂皂的的油油脂脂原原料料必必须须进进行行脱脱臭臭处处理。理。油油脂脂中中有有气气味味的的物物质质挥挥发发性性均均较较油油脂脂大大,常常采采用用高高温温、高高真真空空下下,通通入入过过热热蒸蒸汽汽进进行行蒸蒸馏馏的的方方法法,除除去去油油脂脂中中有有气气味味的的物物质质。温温度度越越高高,脱脱臭臭需需要要时时间间越越短短。高高真真空空的的作作用用除除了了降降低低气气味味物物质质的的沸沸点点外外,更更重重要要的的是是保保护护油油脂脂在在高高温温条条件件不不被被空空气气氧氧化化。现现代代化化的的脱脱臭臭
18、装装置置真真空空度度仅仅为为400400600Pa600Pa,脱脱臭臭塔塔由由不锈钢制成,属于常规的精馏塔。不锈钢制成,属于常规的精馏塔。222021第二节第二节皂基的制备分法皂基的制备分法一、中性油脂皂化法制备皂基一、中性油脂皂化法制备皂基(一一)皂基制备的基本原理皂基制备的基本原理皂皂皂皂化化化化法法法法是是是是将将将将油油油油脂脂脂脂与与与与碱碱碱碱直直直直接接接接进进进进行行行行皂皂皂皂化化化化反反反反应应应应而而而而制制制制取取取取皂基,可用以下化学反应式表示:皂基,可用以下化学反应式表示:皂基,可用以下化学反应式表示:皂基,可用以下化学反应式表示:232021皂皂化化法法可可分分为
19、为间间歇歇式式和和连连续续式式两两种种生生产产工艺。工艺。间间歇歇式式生生产产是是在在有有搅搅拌拌装装置置的的开开口口皂皂化化锅锅中中完完成成,因因此此又又称称大大锅锅皂皂化化法法。这这种种方方法法设设备备投投资资少少,目目前前仍仍广广泛泛使使用用,但但生生产产周周期期长、效率低。长、效率低。连连续续皂皂化化法法是是现现代代化化的的生生产产方方式式,连连续续化化的的设设备备能能使使油油脂脂与与碱碱充充分分接接触触,在在短短时时间间内内完完成成皂皂化化反反应应,不不仅仅生生产产效效率率高高而而且且产产品品质量稳定。质量稳定。242021(二)沸煮法(二)沸煮法沸沸煮煮法法是是将将油油脂脂与与碱碱
20、在在大大锅锅中中皂皂化化,然然后后再再盐盐析析,因因此此也也称称盐盐析析法法。盐盐析析法法制制皂皂基基的步骤如下:的步骤如下:皂化皂化盐析盐析洗涤洗涤碱析碱析整理整理2520211、皂化、皂化皂化过程是将油脂与碱液在皂化锅中用蒸汽加热使之充分发生皂化反应。开始时先在空锅中加入配方中易皂化的油脂(如椰子油),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,皂基离析,且废液中碱含量过高,不易分离甘油;反之,碱加入过慢,则增加皂基的稠度,易结瘤成胶体。2620211、皂化、皂化通常,开始时
21、只加入57的稀碱液,使尚未皂化的油脂分散成乳液;第二阶段加浓度为15的碱液,在此阶段皂化反应速度较快,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,促使皂化反应完全,此阶段需要较长的时间。当皂化率达到9598,游离碱小于0.5时皂化反应即告完成。皂化后的产物称为皂胶。皂化反应中还应注意加热蒸汽的量,皂化开始蒸汽量要大,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。2720212、盐析、盐析皂化后的皂胶中除了肥皂外,还有大量的水分和甘油,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,使肥皂与水、甘油、杂质分离
22、,这个过程就是盐析。一般用NaCl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。2820212、盐析、盐析盐析时,皂胶中可能析出皂基(净皂)、粒皂(含电解质较多的肥皂)、皂脚(浓度低于40的皂液,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,皂胶中皂粒粗,皂胶夹水量大,废液含皂量大,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。2920213、洗涤、洗涤洗涤是为了进一步洗出肥皂中的甘油、同时除去一部分色素及杂质。如果皂化盐析以后的皂粒的
23、皂化率不足,可加碱继续皂化。3020214、碱析、碱析也称补充皂化,是加入过量碱液进一步皂化处理盐析皂的过程。将盐析皂加水煮沸后,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皂化。碱析脱色的效果比盐析强,并能 降 低 皂 胶 中 NaCl的 含 量。3120215、整理、整理整理的作用:对皂基进行最后一步净化的过程,即是调整皂基中肥皂、水和电解质三者之间的比例,使之达到最佳比例。碱析以后的皂粒的脂肪酸含量和电解质含量经调整静置后,分为皂基和皂脚两相,其中上层的皂
24、基质地纯净,是制造洗衣皂、药皂、工业皂及香皂的原料。操作的注意事项有那些?322021(三)连续皂化法(三)连续皂化法由由于于煮煮沸沸法法周周期期长长,耗耗能能大大,劳劳动动强强度度高,因此出现了连续煮皂法。高,因此出现了连续煮皂法。应应用用较较为为普普遍遍,主主要要应应用用方方法法有有:蒙蒙萨萨冯冯法法、麦麦促促尼尼法法、夏夏普普尔尔法法和和阿阿尔尔法法-拉拉伐伐尔法。尔法。332021(三)连续皂化法(三)连续皂化法连连续续皂皂化化法法的的主主要要原原理理基基本本与与大大锅锅煮煮皂皂法法相相似似,分分为为由由皂皂化化、洗洗涤涤、整整理理三三部部分分装装置联合组成,是比较先进的皂化工艺。置联
25、合组成,是比较先进的皂化工艺。1.皂化阶段皂化阶段2.洗涤阶段洗涤阶段3.整理阶段整理阶段342021352021二、脂肪酸中和法制备皂基二、脂肪酸中和法制备皂基(一)(一)油脂的水解油脂的水解1、油油脂脂水水解解后后生生成成甘甘油油和和脂脂肪肪酸酸,其其基基本原理可用以下化学反应式表达:本原理可用以下化学反应式表达:3620212、油油脂脂的的水水解解方方法法:分分触触媒媒法法和和无无触触媒媒高温水解法。高温水解法。3、现现代代油油脂脂工工业业多多采采用用无无触触媒媒的的热热压压釜釜法法和和高高温温连连续续法法,前前者者适适用用于于20000吨吨/年年以以下下的的规规模模装装置置,后后者者则
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- 日用 化学品 生产技术 第三 肥皂 课件
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