UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO COLEGIO DE CIENCIAS Y HUMANIDADES
PLANTEL VALLEJO
Fabricación de Jabón
Asignatura: QUÍMICA
Alumno: FLORES RODRIGUEZ JULIO CESAR
Grupo: 204A
Grado: 2º Semestre
Turno: Matutino
Índice
· Trabajo de Investigación
I. Composición ………………………… 2
II. Métodos de Obtención ………………………… 3
III. Fabricación Industrial ………………………… 4
IV. Clasificación ………………………… 4
V. Método básico
de fabricación ………………………… 4
VI. Grasos y Aceites ………………………… 6
VII. Tratamiento de Grasos
y Aceites ………………………… 7
VIII. Fabricación ………………………… 8
IX. Método continuo con
materias grasas neutras ……………………… 11
XII. Procedimientos
Modificados …………………………… 14
XII. Acabado del Jabón ……………………….. 14
XIV. Análisis …………………………. 17
Composición
El jabón generalmente es el resultado de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser, por ejemplo, la manteca de cerdo o el aceite de coco. El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detersivas, sirve comúnmente para lavar. Ahora la elaboración doméstica es bastante más cómoda y segura, si nos limitamos a refundir un jabón a base de glicerina de coco, y lo decoramos y adornamos a nuestro gusto. En sentido estricto no estamos elaborando un jabón, solamente se está modelando mediante un fundido y moldeado a un jabón previamente elaborado.
Tradicionalmente es un material sólido, lo que hace un contraste entre ellos aunque también es habitual verlo en forma líquida o en polvo. En realidad la forma sólida es el compuesto "seco" o sin el agua que está involucrada durante la reacción mediante la cual se obtiene el jabón, y la forma líquida es el jabón "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy fluida. El jabón está hecho con las grasas de distintos animales y plantas.
Tipos
Existen diversos tipos de jabón, enumeramos algunos:
- Azul y Blanco Portugués;
- Brea;
- Castilla;
- Coche;
- Huevo;
- Marsella.
Acción detergente
Los jabones ejercen su acción limpiadora sobre las grasas en presencia del agua debido a la estructura de sus moléculas. Éstas tienen una parte liposoluble y otra hidrosoluble. El componente liposoluble hace que el jabón moje la grasa disolviéndola y el componente hidrosoluble hace que el jabón se disuelva a su vez en el agua.
Las manchas de grasa no se pueden eliminar sólo con agua por ser insolubles en ella. El jabón en cambio, que es soluble en ambas, permite que la grasa pase a la disolución desapareciendo la mancha de grasa.
Cuando un jabón se disuelve en agua disminuye la tensión superficial de esta, con lo que favorece su penetración en los intersticios de la sustancia a lavar. Por otra parte, los grupos hidrófobicos del jabón se disuelven unos de otros, mientras que los grupos hidrofílicos se orientan hacia el agua generando un coloide, es decir, un agregado de muchas moleculas convenientemente orientadas. Como las micelas coloidales están cargadas y se repelen mutuamente, presentan una gran estabilidad.
Métodos de obtención
En esencia el proceso de obtención del jabón, sea industrial o artesano, consta de tres fases: 1) saponificación, 2) sangrado y 3) moldeado.
- Se hierve la grasa en grandes calderas, se añade lentamente soda cáustica (NaOH) y se agita continuamente la mezcla hasta que comienza a ponerse pastosa. La reacción que ha tenido lugar recibe el nombre de saponificación y los productos son el jabón y la lejía residual que contiene glicerina: grasa + sosa → jabón + glicerina
- El jabón obtenido se deposita en la superficie en forma de gránulos. Para que cuaje de una manera completa se le añade sal común (NaCl). Esta operación recibe el nombre de sangrado o salado y con ella se consigue la separación total del jabón que flotará sobre la disolución de glicerina, de sosa que no ha reaccionado y de agua.
- Ya habiendo realizado el sangrado, el jabón se pasa a otro recipiente o vasija donde se le pueden añadir perfumes, colorantes, productos medicinales, etc. Entonces todavía caliente, se vierte en moldes, se deja enfriar y se corta en pedazos.
En la actualidad hay dos métodos de obtención del jabón, ambos basados en la saponificación. Primer método
En el primer método se produce la saponificación directamente sobre el aceite, se hace reaccionar el álcali con la grasa, y se obtiene el jabón y glicerina. Este método tiene como desventaja que es más difícil la separación de la glicerina y el jabón. Segundo método
En este método primero se produce la ruptura química de la grasa, y se obtiene la glicerina y los ácidos grasos; éstos se separan fácilmente. Luego se produce la sal del ácido graso y el álcali.
Variantes
También se les suele agregar colorantes y perfume (a pesar de las quejas de algunos usuarios), cargas (para abaratar el costo), glicerina, etc. Farmacéutica
Fabricación industrial
Las materias primas se mezclan con agua hasta que forman una pasta. Después se hace la atomización, que consiste en transformar la pasta en polvo:
- La pasta pasa por un tubo a presión y entra en una gran torre, donde es "rociada" con aire caliente a contracorriente.
- El aire evapora el agua de la pasta y se forma el polvo (es más o menos fino según la presión con la que ha salido del tubo y el diámetro de los orificios del "rociador").
- Algunos de los ingredientes, que no pueden resistir la temperatura del aire caliente o la humedad, se añaden al polvo obtenido después de la atomización.
- A continuación, el polvo se revuelve en un tambor que gira.
- Finalmente, pasa por un cedazo que separa las partículas demasiado finas o gruesas esto hace un contraste en los diferentes tipos de jabones que podemos encontrar en los mercados.
Clasificación
La mejor clasificación de los jabones se basa en el uso para que han sido fabricados. Los de mejor calidad son los jabones de tocador, que contienen muy poco álcali y se utilizan grasas y aceites de color mucho más claro. Los que le siguen en calidad son los jabones de servicio ligero, que se prestan en forma de pastillas, polvos, gránulos y escamas. Se usan para lavar la vajilla, tejidos de lana, etc. Aquí se usan grasas con un color un tanto más oscuras.
Las grasas más oscuras se emplean en la fabricación de jabones para el lavado de ropa en el hogar doméstico. Existen también los jabones industriales que se fabrican para fines específicos.
Método básico de fabricación:
La mayor parte de los jabones se fabrican por uno de los dos métodos básicos siguientes:
- Saponificación de grasas y aceites
- Neutralización de ácidos grasos
El más utilizado es el primero porque el equipo requerido para obtener productos de buena calidad es realtivamente sencillo y poco costoso. La producción y manipulación de ácidos grasos requiere metales resistentes a los ácidos, caros y difíciles de conseguir. Por ello, resulta más fácil fabricar jabones de alta calidad con grasas y aceites neutros que instalar equipos especiales para hacer jabón con equipos especiales.
Composición y carácteres del jabón:
La reacción química que se verifica en la fabricación de jabones de grasas y aceites neutros (triglicéridos) se expresa en la forma siguiente:
La glicerina se aprovecha como subproducto. La cantidad de NaOH requerida para saponificar una cantidad dada de grasa neutra, se calcula por el índice de saponificación de la grasa, el cual se expresa como el número de miligramos de KOH (a base de 100%) necesarios para saponificar un gramo de grasa. El índice de saponificación se multiplica por el factor 0,715 para obtener el número necesario de miligramos de NaOH.
En la neutralización de los ácidos grasos, la reacción química se expresa en la siguiente forma:
RCOOH + NaOH NaCOOR + H2O
En esta última reacción no se forma glicerina.
La acción de los jabones en la limpieza a sido tema de varias teorías. Según la teoría de McBain, los jabones en solución acuosa existen en forma de electrolitos coloides; es decir, que actúan a la vez como coloides y como electrolitos.
La concentración de los jabones en las soluciones utilizadas para limpiar es suficientemente grande para originar la aglomeración de las moléculas del jabón en forma de micelas. Éstas tienen un papel muy importante en la eliminación de la suciedad en el lavado y en mantener en suspensión las partículas de mugre. Además, las micelas hacen posible la disolución de varias sustancias en los disolventes, fenómeno muy utilizado en los procesos industriales.
En las aguas duras los jabones ordinarios reaccionan y forman los jabones de calcio y magnesio. Éstos forman los grumos que flotan en el agua jabonosa de las máquinas lavadoras, en las tinas de baño, etc. Al agregar el jabón al agua dura, las sales de calcio y de magnesio que forman la dureza son precipitadas y consumen jabón antes de que éste se incorpore a la solución para producir la concentración requerida por el lavado.
Materias Primas
En la fabricación del jabón, los carácteres físicos y químicos del producto dependen directamente de las materias primas empleadas. De las grasas y aceites se emplean el sebo, la manteca, aceite de nueces, los residuos de la refinación y del endurecimiento de aceites de semilla y algunos aceites marinos.
Álcalis.
En la mayor parte de los jabones se utiliza el NaOH como álcali saponificador o neutralizante. En el procedimiento ordinario para hacer jabón se usa el cloruro de sodio en grandes cantidades para precipitar el jabón de su solución en la lejía.
Los jabones potásicos, que se hacen empleando como álcali la potasa cáustica, son más solubles en agua que los de sodio, y son los denominados jabones blandos. No pueden precipitarse de la lejía por el cloruro de sodio, porque se formaría jabón de sodio.
Las combinaciones de las dos clases de jabones tienen las deseables características de los jabones duros mas la rápida solubilidad y la facilidad de formar gran cantidad de espuma, peculiar de los jabones blandos.
Grasas y Aceites.
Los ácidos grasos más convenientes en los jabones son el láurico, el mirístico, el palmítico y el oleico, que contienen de 12 a 18 átomos de carbono. Es evidente que los carácteres de los jabones están directamente relacionados con los ácidos grasos de las materias primas utilizadas.
Los ácidos mencionados anteriormente son saturados, excepto el oleico, forman la mayor parte de la materia del sebo y del aceite de coco. Este aceite y el sebo, en relaciones de 3:1 y 4:1, se utilizan en la mayoría de los jabones fabricados para lavanderías y para el tocador. Las fórmulas dependen de la calidad deseada sobre el producto terminado.
Sebo.
El sebo se utiliza en la fabricación de jabones en mayor cantidad que cualquier otra grasa. Se obtiene fundiendo grasas de ganado vacuno, lanar, caballar, etc., y se clasifica en dos grados comerciales: comestible y no comestible. La mayor parte del sebo utilizado es no comestible.
Los sebos se clasifican por el American Institute of Meat Packers según su color, su título, su porcentaje de ácidos grasos libres y su contenido de humedad, materia insoluble y materia insaponificable.
El título del sebo crudo es un factor importante para determinar la calidad del sebo y la dureza del jabón que éste producirá. El título se define como el punto de solidificación de los ácidos grasos contenidos en el sebo, expresado en grados centígrados. Una grasa cuyo título excede los 40ºC, se clasifica como sebo, y hasta 40ºC se considera como grasa o manteca. El contenido de humedad, materia insoluble y materia insaponificable es material que no produce jabón.
El sebo de alto título produce jabones duros y el de título bajo, jabones blandos.
Grasa.
La grasa o manteca ocupa el segundo lugar en importacia entre las materias grasas utilizadas para producir jabón. La grasa pocas veces se utiliza sola en las calderas de saponificación; generalmente se utiliza combinada con el sebo. Los jabones hechos con manteca son algo mas blandos que los fabricados con sebo y no tienen el olor y la estabilidad peculiares de los fabricados con sebo. La manteca contiene mayor porcentaje de ácidos grasos sin saturar que el sebo.
Aceites.
Estos aceites, a saber: de coco, de palma, marinos, de oliva, de cacahuate, de maíz, o de sésamo, se utilizan combinados con las grasas ordinarias utilizadas en la fabricación de jabón. Se utilizan para jabones especiales con propiedades distintas a las de los jabones comunes. Estos jabones no tienen mucha salida debido a que son muy caros por las materias primas utilizadas.
Materiales no grasos.
Las principales no grasas son: la colofina, el aceite de pino y ácidos nafténicos. Estos materiales no grasos no son triglicéridos, y por consiguiente no se forma glicerina cuendo se transforman en jabón. Estos jabones se mezclan en pequeñas cantidades con los jabones ordinarios para el uso en lavanderías y jabones industriales.
Tratamiento de Grasas y Aceites
Las grasas y los aceites utilizados en la fabricación de jabones se transportan en barcos, camiones-tanques, tambores metálicos. Al ser recibidos en las fábricas o áreas de almacenamiento las grasas y aceites solidificados se funden por calentamiento con serpentines de vapor cerrados y se bombean a los tanques de almacenaje. Estos tanques tienen el fondo en forma cónica, para la sedimentación del exceso de humedad y de los materiales insolubles.
El tratamiento de las materias primas después de la sedimentación depende del jabón que se intenta producir, y del tiempo que están almacenadas antes de la saponificación. Pueden ser refinadas y blanqueadas antes de bombearlas a la caldera del jabón.
Es muy importante, al almacenar las grasas y aceites para la fabricación del jabón, conservarlos tan secos como sea posible, para evitar su alteración por la hidrólisis. Como resultado de la formación de ácidos grasos libres durante la hidrólisis, se oscurece el aceite. Además, se forma glicerina; ésta se pierde en crudo, al derretirse más tarde la materia prima, pues se disuelve en el agua del fondo del tanque.
Una vez almacenado el sebo blanco se refina de nuevo y se blanquea antes de ser saponificado. El sebo de color se somete a cualquiera de los diversos tratamientos descolorantes. El aceite de coco se refina y blanquea si ha de ser usado para obtener productos de alta calidad.
Refinación
La mayor parte de la materia prima se refina por medio de un álcali cáustico para mejorar la calidad. Las heces, es decir, los residuos de la refinación cáustica que se asientan en el fondo del tanque de refinación, contienen algo de aceite neutro. Si la masa de residuos ha de ser convertida en ácidos grasos, se saponifica el aceite neutro y luego se hidroliza la masa para liberar los ácidos grasos.
Blanqueo
Terminada la refinación, la materia grasa se blanquea con una tierra absorbente para producir un jabón de caldera o de color blanco. El blanqueo puede hacerse en vasija abierta bajo la presión atmosférica, o en tanque cerrado y con vacío. Es mejor el método al vacío porque quita el olor a la materia grasa a la vez que la blanquea. La materia grasa blanqueada se filtra en prensas-filtros de placas y se almacenan para el posterior suministro.
Las materias de grado medio o bajo se decoloran por blanqueo químico.
Hidrogenación
Las grasas blandas y los aceites marinos, compuestos de glicéridos, con elevado contenido de ácidos grasos sin saturar, pueden ser mejorados por hidrogenación. La hidrogenación elimina olores inconvenientes y endurece la materia grasa.
Fabricación
La fabricación de jabones puede hacerse por método de tareas (intermitente) o por método contínuo. La elección del procedimiento y de las materias primas dependen de la calidad que se quiera obtener, de la instalación para el manejo y tratamiento de las materias primas y de los medios para producir el jabón y recuperar la glicerina.
La mayor parte de las fábricas de jabón operan por el método de Calderas de plena cocción con materias grasas neutras. Con este procedimiento se producen jabones de alta calidad y productos industriales de calidad inferior y se aprovecha la glicerina.
Las principales objeciones que se oponen a los métodos continuos de fabricación de jabones son:
- No proporcionan la flexibilidad de operación que es posible obtener con la caldera.
- Están muy mecanizados y requieren operarios especializados.
- No permiten cambiar de una fórmula a otra sin rehacer cantidades sustanciales de jabón.
- Consumen mucho tiempo en poner en movimiento y en para las unidades.
Este método es ventajoso cuando se desea acrecentar la capacidad productiva de una fábrica, sin aumentar las dimensiones de sus edificios, especialmente si la fábrica puede funcionar largo tiempo sin parar.
Las lejías de glicerina se tratan con sales solubles de hierro o de aluminio y se filtran para eliminar las impurezas precipitadas y luego se evaporan para formar una glicerina cruda, que contiene 82% de glicerol. La venta de glicerina es importante fuente de ingresos.
Por Neutralización de los ácidos grasos se produce importante tonelaje de jabón, ya sea por proceso continuo o por tareas. Normalmente se utiliza la sosa cáustica paras la neutralización, pero también se usa el carbonato de sodio. En este método se produce glicerina y nada se pierde en el producto, al contrario de lo que ocurre en el proceso de cocción total.
Fabricación intermitente con materias grasas neutras:
Método de la cocción total. El método de la caldera o de cocción total consta de varios tiempos u operaciones, mediante los cuales se efectúa la saponificación de las materias grasas, la precipitación del jabón en la lejía de jabón concentrada o cola de jabón, la separación de la glicerina y las materias coloreadas de la masa jabonosa por el lavado, y la cocción de acabado para dar el punto a la masa de modo que por el reposo forme un jabón limpio.
El proceso de cocción total puede ser aplicado por lavados directos o por el sistema de lejía a contracorriente. En el procedimiento de lavados directos, es necesario un número menor de calderas y de tanques de lejía, porque cada cambio requiere el empleo de lejía fresca durante el proceso de la cocción. En el sistema de contracorriente, la lejía procedente de un cambio en una caldera se emplea en un cambio distinto en otra caldera. Sólo los grandes fabricantes de jabón utilizan el método de la contracorriente por razón de los muchos tanques que son precisos para su aplicación.
Las calderas utilizadas en el proceso de cocción total varían en tamaño considerable, según las exigencias de la producción. Las calderas pueden ser de sección transversal, circular o cuadrada, pero generalmente se emplean tanques cilíndricos con fondo cónico. A veces, las calderas tienen tapa metálica que permite la ebullición con vapor de agua, al que se da salida por la techumbre del departamento de calderas. Esta ventilación evita la condensación del vapor y la formación de bruma en tiempo frío. El calor necesario para la cocción es suministrado por serpentinas de vapor instalados en la parte cónica del fondo, los cuales son abiertos o cerrados. Cada caldera tiene un tubo oscilante que permite extraer el jabón acabado situado encima de la capa de jabón sucio. Este y la lejía se descargan por la llave del fondo.
La saponificación de la materia grasa debe hacerse con alguna rapidez, aunque regulada. La reacción es exotérmica y se verifica entre la grasa y la solución de sosa cáustica en la interfase o superficie de separación entre el aceite y el agua. Al mezclarse el aceite con el álcali cáustico, se produce el primer jabón, el cual emulsiona el aceite sin saponificar y expone así grandes superficies de este a la acción de la sosa cáustica. La saponificación avanza rápidamente cuando se ha formado cantidad de jabón suficiente para emulsionar todo el aceite.
Los ácidos grasos libres contenidos en el aceite, inician la reacción antes que los glicéridos, porque obran por simple neutralización. El jabón así formado es el agente emulsionante necesario para principiar la saponificación del aceite neutro.
En este proceso suele agregarse, la materia grasa al, jabón sucio, procedente de un proceso anterior. El contenido de jabón de este jabón sucio basta para promover la rápida emulsión y saponificación de la nueva carga .Si los aceites o grasas muy refinados que contienen poca cantidad de ácidos grasos libres o carecen de ellos, se echan en una caldera limpia, es a veces difícil iniciar la saponificación . A veces se agrega una pequeña cantidad de jabón para facilitar la saponificación.
Durante la saponificación se añade sal a la caldera para producir grumos o gránulos. Como la sal es electrolito, reduce la solubilidad del jabón en la fase acuosa o lejía, por lo que el jabón se separa de la solución. Esta precipitación del jabón se llama saladura o graneado del jabón. Manteniendo un grano blando en el jabón durante la saponificación se evita el espesamiento de la masa, con formación de nódulos duros que ocluyen grasas sin saponificar y que dificultan la producción de un jabón de buena calidad.
En la caldera existen diversas formas físicas de jabón:
Jabón granulado: es un jabón grumoso precipitado de la lejía acuosa por saladura o por la adición de soda cáustica. Los jabones con fórmulas de producción básicamente distintas requieren soluciones de electrolitos de distinta fuerza para originar el mismo tipo de grano.
Jabón limpio: es el producto acabado de la caldera de jabón. Contiene 63% de total de ácidos grasos y cantidades pequeñas de Na2O libre, NaCl y glicerina. El total de ácidos grasos es también influido por el tipo de acabado y la duración de la sedimentación después del acabado.
Jabón gomoso: es una solución viscosa de jabón que se forma si el contenido de electrolito de la fase acuosa o lejía cae por bajo de cierto nivel. Este jabón es difícil de manejar por su alta viscosidad.
Jabón sucio: (o jabón negro): es una solución de color oscuro que contiene algo de jabón y que cae goteando de la masa de jabón después del acabado. Su color varía entre el gris y el negro según las impurezas que se sedimentan de la masa de jabón mientras ésta permanece en el estado de grano blando propio del acabado. Generalmente el jabón sucio se une a la carga de una cocción subsiguiente para obtener un jabón de calidad igual o inferior.
En la cocción de los jabones la relación de lejía es muy importante, porque está íntimamente unida a la recuperación de la glicerina. La relación de lejía se define como "las libras de lejía consumidas por libra de jabón limpio de 63% de total de ácidos grasos". A veces se llama relación de lejía, a la relación entre la lejía gastada y la grasa saponificada. Generalmente se mantiene baja la relación para evitar el costo de evaporar gran cantidad de agua de las lejías glicéricas y el manejo de cantidades grandes de sal recuperada.
La fabricación de jabón basada en un método de lejías en contracorriente entre diversas calderas, es más económica que el método de lejías de lavado directo. El primer método permite emplear menor volumen total de lejía y produce lejías más ricas en glicerina que las procedentes del lavado directo.
Método continuo con materias grasas neutras
En los últimos años, se han instalado en todo el mundo fábricas de jabón basadas en el proceso continuo. Las fases básicas de fabricación son análogas a las operaciones que se realizan en el método de caldera, a saber:
1) Saponificación
2) Lavado del jabón para recuperar la glicerina
3) Acabado
Se opera en contracorriente, y el número de lavados depende de la cantidad de glicerina que ha de ser recuperada del jabón.
Método de Sharples. En este método se usan centrífugas de gran velocidad para separar la lejía del jabón. El método comprende:
1) Saponificación
2) Lavados
3) Acabado y lavado
Una mezcla caliente de grasa y aceite junto con lejía caliente de sosa cáustica es bombeada continuamente y entre en una cámara cerrada de saponificación, la cual se mantiene llena de una mezcla caliente de lejía y grumos de jabón, en rápida circulación por medio de una bomba y tuberías externas. Los materiales frescos que entran en la cámara, reaccionan prontamente en condiciones ideales de saponificación y desalojan iguales cantidades de la mezcla de lejía y de jabón. Esta se enfría y se centrifuga separando del sistema la lejía gastada.
La lejía procedente de la tercera etapa se pone en contacto con el jabón de la primera para completar la saponificación, y la mezcla de lejía y jabón se centrifuga. Jabón totalmente saponificado y lejía son productos de la segunda etapa. La lejía procedente de esta etapa se refuerza con soda cáustica y se emplea para la saponificación de la mezcla fresca de grasa y aceite en la primera etapa.
La lejía de la cuarta etapa, se pone en contacto con el jabón de la segunda y mezcla de jabón y lejía de esta tercera etapa se centrifuga; los productos son los grumos de jabón lavado y lejía. Esta lejía se emplea en la segunda etapa en la forma dicha.
El jabón de la tercera etapa se pone en contacto con solución fresca de soda cáustica y sal, y la mezcla se resuelve en jabón limpio y lejía en las centrífugas de la cuarta etapa; la lejía se usa en la tercera etapa para extraer glicerina por lavado. El proceso da un jabón limpio de buena calidad sin separación de jabón sucio. Sin embargo, es posible en la cuarta etapa reajustar el contenido de electrolito de la solución fresca de sosa y sal para que se separe jabón sucio en lugar de lejía.
Todos los ingredientes se distribuyen automáticamente en el sistema. La producción de jabón limpio de estas instalaciones es de unos 550 Kg/hora y por centrífuga en la etapa final o de acabado de jabones de tocador, y de unos 1100 Kg/hora y por centrífuga de acabado de jabones de lavandería.
Método Mon Savon. Este método se aplica a la manufactura continua de jabón pulido con materias grasas neutras y comprende:
- Saponificación
- Lavado para la extracción de glicerina de los grumos de jabón
- Acabado
En la etapa de la saponificación, cantidades exactamente proporcionales de materias grasas y de solución de soda cáustica se juntan en un homogeneizador de gran velocidad. La emulsión de agua en aceite que se forma, se descarga en una cámara caliente provista de camisa de vapor, donde la reacción se verifica rápidamente. La saponificación es completa, cuando la masa deja la cámara de reacción y cae en un tanque auxiliar.
El lavado del sistema Mon Savon se hace en una torre cilíndrica dividida en cuatro compartimientos. Cada uno de éstos tiene una zona de mezcla y una zona de sedimentación. En la primera etapa se mezclan los grumos de jabón con la salmuera, y en la segunda se separa y sedimenta la salmuera. Se opera en contracorriente; el jabón crudo, procedente de la etapa de saponificación entra en la torre por el fondo y la salmuera entra por la parte superior para la extracción de la glicerina. Al ascender el jabón se mezcla con la salmuera, la cual lo lava y se lleva la glicerina. Por medio de bombas se mantiene la corriente apropiada de salmuera. De la parte superior de la torre se descargan continuamente grumos de jabón lavados, y por el fondo se extrae la salmuera para la recuperación de la glicerina.
El jabón en grumos procedente de la torre Mon Savon se elabora continuamente mediante la adición de agua. Este acabado es regulado por un operador y debe ser comprobado con frecuencia. El jabón elaborado se descarga en un tanque de sedimentación, en que se separa por gravedad y de modo continuo el jabón sucio del limpio. Este se saca por la parte superior del tanque para su tratamiento y aquél se extrae por el fondo para la recirculación en la torre de lavado.
Fabricación de Jabón con ácidos grasos
Los ácidos grasos se obtienen por hidrólisis de las grasas y aceites naturales. Los productos de la hidrólisis son ácidos grasos y agua dulce que contiene la glicerina. Pueden utilizarse ácidos grasos destilados para la fabricación de jabones especiales. Los ácidos grasos sin destilar se emplean en jabones para la industria y lavandería.
La neutralización de los ácidos grasos para transformarlos en jabón se hace por método intermitente o continuo. Los ácidos se neutralizan con carbonato de sodio o sosa cáustica.
Método Intermitente.
Se utilizan las calderas ordinarias. El carbonato de sodio neutraliza el grueso de la carga de ácidos grasos y con la sosa cáustica se hace el ajuste final, pero también puede hacerse la neutralización entera con soda cáustica. En la práctica, se calienta en la caldera hasta ebullición, la solución de carbonato de sodio anhidro, y se incorporan bombeándoles lentamente, los ácidos grasos fundidos. La neutralización se verifica inmediatamente con desprendimiento de gas carbónico. Terminada la reacción, se granea el jabón con soda cáustica o con sal y se deja sedimentar la lejía. Esta se extrae por el fondo de la caldera y se hace el acabado del jabón como en el método de la caldera con materias grasas neutras.
Método Continuo.
Por la facilidad con que los ácidos grasos se combinan con la sosa cáustica para formar jabones, se usa comúnmente el método continuo de saponificación. Cantidades de ácidos grasos calientes y de solución caliente de soda cáustica, exactamente proporcionadas, se juntan en un aparato mezclador de gran velocidad. La concentración de la solución de soda cáustica, es tal, que el jabón tendrá el deseado contenido de humedad. La reacción se verifica rápidamente y el jabón producido se descarga en un tanque que es mantenido en agitación. Se hecha en el tanque sal o salmuera para producir jabón limpio con el deseado contenido de electrolito. Se hacen ensayos analíticos con el jabón de este tanque y se realizan los ajustes necesarios antes de bombear el jabón limpio a los tanques de elaboración.
Procedimientos modificados
Procedimiento de Semicocción. La materia grasa se mezcla con una cantidad de soda cáustica suficiente para saponificarla por completo. La saponificación se verifica mediante agitación y calentamiento con vapor cerrado. En la masa de jabón se deja la glicerina.
Procedimiento sin caldera. En este proceso, el calor generado por la reacción exotérmica producida entre las grasas y el álcali se utiliza para llegar a su término la saponificación. La materia grasa se clienta hasta la temperatura conveniente y se mezcla con el álcali cáustico. Si se deja la mezcla en un recipiente aislado en el que la reacción de saponificación se produce lentamente. Este método no produce jabones de alta calidad, porque en las masas de jabón queda algo de materia grasa no saponificada.
Procedimiento de la Autoclave. El álcali reacciona con la materia grasa a temperatura y presión elevadas. Se agita la mezcla bombeándola con serpentines calentados exotérmicamente. En estas condiciones la saponificación es muy rápida. La masa caliente se somete a expansión instantánea en una cámara de vacío, en la que caen las partículas de jabón, y gran parte de la glicerina y la humedad se eliminan en fase de vapor. La glicerina se condensa de la mezcla de vapores y se recoge. Por razón de la gran temperatura aplicada, los jabones producidos por este método suelen ser más oscuros. Este método no es de uso general.
Procedimiento del éster metílico. En estos últimos años se ha trabajado en un procedimiento para hacer jabón transformando en ésteres metílicos los triglicéridos. Estos se tratan con alcohol metílico en presencia de un catalizador. Se separa la glicerina, se destilan los ésteres metílicos y se saponifican con soda cáustica.
Saponificación en chorros. La materia grasa caliente y la soda cáustica se ajustan de un modo continuo en aberturas anulares de una boquilla por cuya abertura central sale una corriente de vapor que emulsiona la mezcla y la deja caer en una caldera. En ésta se produce la saponificación completa con elevación de temperatura. Los lavados y el acabado se realizan en la forma ordinaria o por método continuo. La saponificación en chorro se emplea mucho en Inglaterra con métodos modificados de lavado y de sedimentación.
Acabado del Jabón
El jabón limpio contiene 30%, aproximadamente, de humedad y se seca por aire caliente o en tubos calentados por vapor.
El jabón limpio procedente de una caldera o de un tanque de almacenaje se hecha en la parte superior de un cilindro helado por enfriamiento interior. Una tenue película de jabón solidificada en el rodillo grande se separa en forma de cintas mediante una cuchilla dentada. Las cintas caen sobre un delantal transportador, son llevadas a la abertura superior de la cámara secadora y caen en un transportador de tela metálica sin fin que recorre en un plano horizontal toda la longitud del secadero. Sobre el transportador pasa una corriente de aire caliente, y las cintas de jabón parcialmente secas, al llegar al extremo del secadero, caen sobre otra tela metálica sin finque se mueve en dirección opuesta en un nivel más bajo. Después de haber pasado dos veces más por la cámara de desecación, se enfrían las cintas con aire y se descargan sobre un transportador de husillo que las quiebra en forma de virutas y las lleva a los depósitos de almacenaje en que se guardan para ulterior tratamiento. En este punto la humedad es del 12% aproximadamente.
Las virutas de jabón de tocador se cargan en mezcladores de tarea, donde se agregan preservativos, pigmentos, colorantes y perfumes. Como preservativos del jabón, pueden usarse antioxidantes, pero con mayor frecuencia se emplean compuestos de quelación, que evitan el enranciamiento al combinarse con los vestigios de metales. Si no se hiciera eso, los metales actuarían como catalizadores en el desarrollo de la rancidez. A continuación la masa mezclada de jabón se descarga en una tolva de molino. Los molinos de jabón son máquinas grandes que suelen tener de 3 a 5 pesados cilindros de acero o de granito que giran a velocidades distintas. El jabón es estrujado por los dos primeros cilindros y del cilindro de mayor velocidad pasa en forma de película a un tercer cilindro. Cada vez que el jabón es estrujado entre dos cilindros, se hace más uniforme. Del cilindro final se separa el jabón por medio de una cuchilla. El jabón molido es un producto uniforme, bien trabajado.
Jabones de Tocador. Las virutas de jabón molido se convierten en barras de jabón de tocador por medio de una máquina de extrusión. Las virutas se echan en una tolva en cuyo fondo hay un gran husillo que las lleva continuamente a una cámara de compresión. En ésta se verifica la desaereación y el jabón se aprieta y consolida formando una masa plástica compacta. En el extremo opuesto de la cámara existe un caño troncocónico con una matriz, por la cual sale a gran presión una barra continua de jabón plástico caliente que tiene la forma final de la deseada barra de tocador. Sobre la mesa de corte adjunta a la máquina se corta la barra de jabón en trozos, que se enfrían, estampan, envuelven y empaquetan para su despacho como pastillas de jabón.
En estos últimos años algunos fabricantes han instalado "refinadoras", para sustituir a los molinos, los cuales consisten en cámaras de compresión con alimentador de husillo y placas con finos orificios por los cuales pasa el jabón a presión.
Escamas de jabón. Para la producción de escamas, el jabón molido pasa por molinos de acabado. Mediante la regulación de la temperatura y el cuidadoso ajuste del espacio entre los cilindros, se produce una película lustrosa. La película de jabón del último cilindro es marcada por cortadores giratorios que determinan la forma de la escama final. La película se separa del cilindro con una cuchilla y se deja caer en un transportador, en el que es enfriada y transportada a la tolva de la máquina envasadora.
Productos secados por aspersión. Hay jabones en polvo ligeramente perfumados y hay polvos para lavanderías que contienen un elevado porcentaje de coadyuvantes.
Para hacer los compuestos de lavandería, se hecha el jabón limpio de los tanques de almacenamiento en la máquina mezcladora provista de camisa de vapor, donde se mezcla con relleno. Al funcionar la máquina el husillo eleva el material desde el fondo de la sección hemisférica y lo lleva hasta lo alto de la mezcladora. Dicho material es mezclado en el espacio anular por la barredera y gradualmente retorna hacia el fondo. Así se obtiene mezclas excelentes. Los rellenos coadyuvantes pueden ser de carbonato de sodio, silicato de sodio y pirofosfato tetrasódico. El jabón así elaborado es bombeado a tanques pequeños de almacenamiento, donde se mantiene agitado para llevarlo con bombas de lta presión a las toberas situadas cerca de la cima de una torre de aspersión. Esta torre es cilíndrica y puede estar diseñada para corriente en el mismo sentido del jabón y gases calientes, o para que estos obren en contracorriente del jabón. El polvo seco que sale por el fondo de la torre es enfriado por aire, cernido y transportado al equipo automático de pesada y envasado.
Jabones moldeados. En todo el mundo se fabrica jabón en barras para el lavado doméstico. Estas barras se cortan de los jabones moldeados. Se moldean los jabones del procedimiento sin caldeo, de semicocción y el jabón limpio. El jabón limpio de caldera se hecha en una máquina mezcladora, donde se mezcla con el relleno. La mezcla se vierte en los moldes y se deja en reposo varios días hasta que se enfríe.
El molde para jabón consta de una fuerte plataforma de madera colocada sobre ruedas. Cuando se ha enfriado la masa de jabón, se quitan los costados y los testeros de la caja y queda en la plataforma de madera un sólido bloque rectangular de jabón. Ese bloque es empujado hacia un aparato que corta horizontalmente por medio de una serie de alambres paralelos fuertemente atesados entre dos postes. Las planchas de jabón se secan a mano y se colocan en una mesa horizontal, en la que se cortan en barras por medio de alambres paralelos perpendiculares al plano de la mesa. Las barras se estampan en una prensa para jabón, se envuelven y se empaquetan para su embarque.
Tintes Fluorescentes. En estos últimos tiempos se han agregado colorantes a los producto9s para lavandería y para servicio ligero. Estos tintes, en muy pequeñas cantidades, reflejan las radiaciones del espectro visible e imparten considerablemente blancura y brillantez a los tejidos lavados. Otro ingrediente, el CMC (Carboxil Metil Celulosa), se añade al jabón de lavandería para evitar que se vuelva a depositar en las telas la suciedad que flota en el agua del lavado.
Método de Mazzoni. Es un método continuo de dar el acabado al jabón limpio. Éste se lanza por bombeo mediante unas toberas pulverizadoras contra la pared interior de una cámara desecadora al vacío. La película de jabón se raspa continuamente de la pared con cuchillos, se extrae por el fondo de la cámara y se comprime con una prensa de husillo. En la cámara mezcladora se le agregan perfumes y rellenos, y por medio de una máquina de extrusión se le da forma de barras.
Análisis
En la manufactura de jabones se realizan ciertos ensayos analíticos en el transcurso de las operaciones y cuando éstas han sido terminadas. Algunos de los ensayos más importantes que se realizan con los jabones son:
- Contenido total de ácidos grasos.
- Color de los ácidos grasos.
- Álcali libre.
- Sal
- Glicerol
Las lejías se someten a ensayo para determinar la alcalinidad, la sal y el glicerol.
Total de Ácidos Grasos. La muestra se hidroliza con ácido, se extraen con éter los ácidos grasos, se evapora el éter y se pesa el residuo.
Color. El color del jabón está relacionado con el color de los ácidos grasos obtenidos de la muestra por hidrólisis y lavados. El color de los ácidos grasos se compara con colores típicos. Los ácidos grasos de colores claros se comparan en columna de 5,25" (13,3 cm) con los colores tipo en el tintómetro de Lovibond. Los ácidos de color oscuro se comparan con los tubos de color FAC, que cumplen las especificaciones del Fat Analysis Commitee de la American Oil Chemists' Society.
Álcali libre. Se disuelve una muestra en alcohol y se valora con solución volumétrica de ácido empleando fenolftaleína como indicador. El resultado se expresa en Na2O.
Sal. Se determina la sal por análisis volumétrico con nitrato de plata empleando el cromato de potasio como indicador.
Glicerol. El jabón se descompone con ácido mineral y se determina el glicerol en fase acuosa por oxidación con K2Cr2O7 o con peryodato de sodio.
