Разработка ресурсосберегающей технологии производства основы туалетного мыла периодическим косвенным методом из нейтральных жиров

DOI:

Мыло является жидким или твёрдым продуктом, который содержит в своем составе поверхностно-активные вещества. Мыло при соединении с водой используется в качестве косметического средства: для очищения кожи и ухода за ней (туалетное мыло) или в качестве средств бытовой химии, как моющее средство (хозяйственное мыло). По данным опросов

мылом пользуются 98% населения Российской Федерации. Покупатели начинают узнавать уникальные свойства мыла, ориентация на конкретных свойствах для конкретных потребителей, появляется потребность в новой продукции с новыми свойствами. Поэтому необходимо разрабатывать новые ресурсосберегающие технологии для требований потребителей, выводя на рынок все новые продукты [1].

Жировое сырье, которое поступает на участок варки мыла, находится в емкостях по видам. Для нагрева жирового сырья внутри емкостей размещены змеевики, по которым подается глухой пар. В емкостях жировое сырье отстаивается, отстоявшаяся вода подается на приготовление ядра, а жиры подаются в мыловаренный котел на варку основы туалетного мыла[2, 3].

Варка основы туалетного мыла осуществляется в мыловаренных котлах. Норма загрузки жировой смеси в жирных котлах составляет 0,3 т. на 1 м2 емкости мыловаренного котла. Коэффициент использования рабочей емкости мыловаренного котла с учетом перемешивания мыльной массы – не более 0,7.

Технологический процесс приготовления основы туалетного мыла периодическим косвенным методом из нейтральных жиров включает следующие стадии:

• –    каустическое омыление жирового набора;

• –    шлифование мыльной основы;

• –    отстаивание мыльной основы;

• –    слив мыльной основы;

• –    облагораживание подмыльного клея.

Каустическое омыление жирового набора

Омыление основного жирового сырья осуществляется в мыловаренном котле и может производиться как на остатке мыла от предыдущей варки, так и с использованием предварительно облагороженного клеевого остатка от предыдущих варок. В варочный котел на остаток мыло от предыдущей варки из емкости насосом загружают 1/5–1/6 часть от рассчитанного на всю варку раствора каустической соды концентрацией 35–45%. Раствор каустической соды разбавляют водой примерно в 1,5–2 раза. Массу в котле нагревают острым паром через барботер, установленный в нижней части котла. Количество подаваемых жиров должно соответствовать количеству загруженной едкой щелочи. В начале омыления не следует пускать в мыльную массу слишком сильной струей пар, чтобы не препятствовать образованию эмульсии. Подаваемый в котел пар должен поддерживать массу в состоянии легкого кипения. При получении однородной мыльной массы продолжают загружать в котел при кипячении острым паром одновременно порциями раствор каустической соды и жировую смесь в соответствии с рецептурой. Загрузку жирового сырья производят порциями. При омылении около 20% жировой смеси процесс интенсивнее, поэтому жиры и щелочь добавляют постепенно, иначе мыльную массу может выбросить из котла. Когда в реакцию вступила примерно половина от заданной рецептуры жировой смеси для предотвращения образования в котле "среднего" мыла и снижения вязкости в мыльную массу добавляют поваренную соль в количестве 0,3–0,6% от массы жировой смеси. Введенное количество поваренной соли затем учитывается при отсолке и шлифовке мыльной массы. Последними на омыление подают кокосовое (пальмоядровое) масло и синтетические жирные кислоты С10-С16. Для последующей корректировки избытка свободной щелочи оставляют 1,5–2,0% жиров. Омыление считается законченным, если после контрольного кипячения мыльной массы в течение 30 минут содержание массовой доли свободной щелочи составляет 0,28–0,30%. Содержание массовой доли жирных кислот перед шлифованием должно быть в пределах 54–57%. Температура мыльной основы в конце варки мыла должна быть не менее 100 С. После омыления мыльную массу шлифуют.

Варка мыльной основы на облагороженном клее туалетного мыла (ядре). В варочный котел на подготовленное ядро насосом загружают 1/3 часть от рассчитанного на всю варку количества каустической соды концентрацией 34–45%.

Массу в котле нагревают острым паром через барботер, установленный в нижней части котла. Количество подаваемых жиров должно соответствовать количеству загруженной едкой щелочи. В начале омыления не следует пускать в мыльную массу слишком сильной струей пар, чтобы не препятствовать образованию эмульсии. Подаваемый в котел пар должен поддерживать массу в состоянии легкого кипения. При получении однородной мыльной массы продолжают загружать в котел при кипячении острым паром одновременно порциями раствор каустической соды и жировую смесь в соответствии с рецептурой. Загрузку жирового сырья производят порциями. При омылении около 20% жировой смеси процесс интенсивнее, поэтому жиры и щелочь добавляют постепенно, иначе мыльную массу может выбросить из котла. Последними на омыление подают кокосовое (пальмоядровое) масло и синтетические жирные кислоты С10-С16. Для последующей корректировки избытка свободной щелочи оставляют 1,5–2,0% жиров. Во время омыления поддерживают избыток свободной щелочи 0,3–0,4%. Омыление считается законченным, если после контрольного кипячения мыльной массы в течение 30 минут содержание массовой доли свободной щелочи составляет 0,2–0,33%. Содержание массовой доли жирных кислот перед шлифованием должно быть в пределах 53–57%. Температура мыльной основы в конце варки мыла должна быть не менее 100 С. После омыления мыльную массу шлифуют.

Шлифование мыльной основы

Шлифование мыльной основы осуществляется горячей водой 78–92 С, сухой поваренной солью или раствором едкой щелочи, которые подают отдельными порциями при кипячении массы острым паром, в количестве, необходимом для разделения массы в процессе шлифования на ядро (туалетная основа) и подмыльный клей. После подачи каждой порции электролитов производят выравнивание массы кипячением. После загрузки в котел последней порции электролитов при интенсивном кипячении и перемешивании острым паром проводят шлифование не менее 30 минут. В конце шлифования мыльная масса должна быть однородной и содержать: массовая доля жирных кислот – (54–56)%, массовая доля едкого натра – (0,25– 0,33)%, массовая доля хлористого натрия – (0,8–1,0)%. Мыловаренный котел может пополняться ядром, полученным после тщательного облагораживания клеев от предыдущих варок, в этом случае операция шлифования осуществляется после соединения ядра с основным жировым набором [5].

Отстаивание мыльной основы

Отстаивание мыльной основы начинают после шлифования и проводят для разделения массы в процессе шлифования на ядро (туалетная основа) и подмыльный клей. Температурные параметры мыльной массы до отстаивания должны быть не меньше 100 С. Продолжительность отстаивания составляет не менее двадцати четырех часов. По истечению шести часов отстаивания отбирают первую пробу верхней части слоя, последующие при необходимости (по результатам первого анализа). Продолжительность отстаивания проверяют анализом на содержание массовой доли жирных кислот, массовой доли хлористого натрия и массовой доли едкой щелочи в верхнем слое. Если образцы анализов верхней части слоя, полученные через шесть часов отстаивания, не соответствуют рекомендациям, предъявленным к основе туалетного мыла (содержание массовой доли жирных кислот не менее 60%), то производят вторичную шлифовку мыльной массы. После отстоя мыльной основы подмыльный клей перемещают в мыловаренный чан для подготовки к новым варкам туалетного мыла [10].

Слив мыльной основы

Готовая мыльная основа перемещается насосом в мылосборники цеха туалетных мыл для сушки и механической обработки. Нижний слой мыльной основы должен соответствовать требованиям физико-химическим показателям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1.

Физико-химические показатели нижнего слоя мыльной основы

Table 1.

Physical and chemical indicators of the bottom layer of the soap base

Наименование параметров Name of parameters	Норма параметров для мыла марок Norm parameters for soap brands
	"Нейтральное" "Neutral"	"Экстра" "Extra"	"Детское" "Baby"	"Ординарное" "Ordinary"
Содержание жирных кислот, %, не менее | Fatty acid content,%, not less	61,0–61,5
Содержание свободной едкой щелочи, %, не более Content of free caustic alkali,%, not more	–	0,16	0,15	0,18
Содержание хлористого натрия, %, не более Content of sodium chloride,%, not more than	0,65

Температура мыльной основы перед перекачиванием в цех по производству туалетного мыла должна быть 78-92 °C. Перед началом перекачивания подмыльного клея и мыльной основы всасывающий и нагнетательный трубопроводы продувают паром в течение десяти – пятнадцати минут (до полного освобождения линии от предыдущего продукта). После этого осуществляют перекачку подмыльного клея в свободный мыловаренный котел или перекачку мыльной основы в мылосборники цеха по выработке туалетного мыла.

После окончания перекачивания мыльной основы в цех по выработке туалетного мыла трубопроводы для перекачивания мыльной основы продувают паром в течение двадцати – двадцати пяти минут (до полного освобождения линии от продукта) [4].

Облагораживание подмыльного клея (приготовления ядра)

Приготовления ядра осуществляется в мыловаренном котле. Сборные клея туалетного мыла нагревают до кипения острым паром. Проводят анализ на содержание свободной щелочи, по результатам которого производят корректировку мыльной массы до содержания массовой доли щелочи 0,05–0,12%. Затем производят высолку подмыльного клея сухой поваренной солью, которую вводят в количестве, необходимом для разделения массы на ядро и подмыльный щелок [7]. После ввода каждой порции поваренной соли мыльную массу кипятят пятнадцать – двадцать минут до полного растворения и равномерного распределения в массе. Отсолка считается законченной, если мыло в котле приобретает зернистое строение и в пробе на шпателе отчетливо видны зерна ядра, между которыми стекает подмыльный щелок. Масса отстаивается в мыловаренном котле не менее 2 часов для разделения на ядро и подмыльный щелок, который перекачивается в котел. Показатели подмыльного клея должны соответствовать следующим значениям: массовая доля жирных кислот – (50–52)%, массовая доля хлористого натрия – (1,5–2,0)%, температура застывания жирных кислот (титр) – по факту. Далее ядро шлифуют водой, которую подают из емкости для воды в количестве, необходимом чтобы масса приобрела однородную структуру. Получаем ядро на клею. Назначение операции – вымыть лишнюю соль. Содержимое котла отстаивают не менее 2 часов. Происходит разделение на ядро и подмыльный клей. Клей перекачивается на свободный котел для дальнейшей обработки. Полученное ядро при необходимости анализируется на содержание жирных кислот, свободной щелочи, поваренной соли и используется для варки основы туалетного мыла [6].