شیمی صابون سازی

صابون ممکن است یک اختراع مدرن به نظر برسد، اما در واقع می توان آن را در بابل باستان 4800 سال پیش ردیابی کرد. در آن زمان، مردم با جوشاندن چربی های حیوانی و خاکستر گیاهان صابون درست می کردند. در حالی که مقیاس و فناوری مربوط به صابون سازی تکامل یافته است، مواد و روش های اصلی تکامل نیافته اند.

فرآیند ساخت صابون که به عنوان صابون سازی شناخته می شود، همیشه شامل حرارت دادن چربی ها یا روغن و یک ماده قلیایی مانند هیدروکسید سدیم یا لیمو است. این واکنش باعث هیدرولیز مواد به نمک های گلیسرول و کربوکسیلات (صابون) می شود. یک عطر، چه از روغن های ضروری و چه از منابع مصنوعی، نیز اضافه می شود.

مقدمه ای بر صابون سازی

انسان ها هزاران سال است که با استفاده از همان واکنش های شیمیایی اولیه صابون درست می کنند. اساساً شامل جوشاندن روغن / چربی و یک ماده قلیایی با هم است. صابون های مدرن ممکن است حاوی عطرها و عصاره های میوه و گیاهان دارویی نیز باشند. مخلوط به طور مداوم هم زده می شود تا زمانی که یک قوام ژل مانند به دست آید. سپس اجازه داده می شود تا خنک شود و در قالب قرار می گیرد تا شکل نهایی خود را بگیرد.

صابون سازی در انگلستان در حدود قرن دوازدهم آغاز شد و بریستول مرکز تولید صابون در آن دوران بود. سازندگان صابون بریستول از روغن زیتون وارداتی از اسپانیا در حدود اواسط دهه 1500 استفاده می کردند و این به یک ماده رایج در صابون های آن زمان تبدیل شد.

صابون سازی در قرن هفدهم و هجدهم با انقلاب صنعتی که به پیشرفت تولید و بهبود صرفه جویی در مقیاس کمک کرد، به تکامل خود ادامه داد. زمانی که گلادستون مالیات بریتانیا بر صابون را در سال 1853 لغو کرد، صنعت شکوفا شد.

بهداشت در قرون وسطی عالی نبود. این صابون فقط در دهه 1700 مد شد و حتی در آن زمان نیز صابون عمدتاً توسط طبقه ثروتمندی که توانایی خرید آن را داشتند استفاده می شد. با این حال، در پایان قرن نوزدهم، حمام کردن بسیار گسترده‌تر شد زیرا مردم به اهمیت بهداشت شخصی پی بردند. امروزه صابون نه تنها برای تمیز کردن، بلکه برای اهداف درمانی نیز کاربرد دارد.

اصول صابونی سازی

در شیمی، صابونی کردن فرآیند تبدیل استرها به صابون با استفاده از یک ماده قلیایی مانند هیدروکسید سدیم است. واکنش شیمیایی بین چربی و قلیایی باعث تشکیل گلیسرول و نمک اسید چرب (صابون) می شود.

با این حال، صابونی شدن فقط هنگام ساخت صابون اتفاق نمی افتد. همچنین می تواند به طور طبیعی رخ دهد، مانند مورد خانم النبوگن. جسد خانم النبوگن که به عنوان بانوی صابون شناخته می شود، زمانی که فرآیند صابونی سازی به طور طبیعی بافت چربی او را به آدیپوسر تبدیل کرد، یک ماده آلی با بافتی صابونی و موم مانند، حفظ شد.

مولکول های صابون دارای اجزای آبدوست و آبگریز هستند. اتم های فلزی یونی سدیم یا پتاسیم به عنوان سر آبدوست یک مولکول صابون عمل می کنند. آنها می توانند مولکول های قطبی کثیفی را روی سطحی مانند پوست ما از بین ببرند. در همین حال، جزء روغنی مولکول‌های صابون یک دم گلیسرید غیرقطبی را تشکیل می‌دهد. این جزء آبگریز است که می‌تواند مولکول‌های غیرقطبی کثیفی یا لکه‌ها را از بین ببرد.

صابون چگونه ساخته می شود؟

امروزه صابون ها را می توان به صورت محلی در مقیاس صنعتی کوچک تهیه کرد و یا به صورت صنعتی به تولید انبوه رسید. در هر دو صورت، اصول اولیه ثابت می ماند. صابون‌های صنعتی معمولاً بیضی یا مستطیل شکل هستند، در حالی که صابون‌های صنعتی معمولاً به اشکال خلاقانه‌تر و پیچیده‌تر هستند.

در حالی که میکسرهای پارویی و آسیاب های دوار اغلب در تولید صابون در مقیاس بزرگ استفاده می شوند، برای ساخت صابون در خانه یا آزمایشگاه شیمی مدرسه به تجهیزات پیچیده ای نیاز ندارید. در اینجا مراحل اساسی وجود دارد که باید دنبال کنید:

مرحله 1- مواد اصلی را اندازه بگیرید

با اندازه گیری دقیق مواد انتخابی خود شروع کنید. بسیاری از دستور العمل ها از غلظت 40 درصد لیس (هیدروکسید سدیم) بر حسب حجم محلول در آب استفاده می کنند، اگرچه می توانید آزمایش کنید. نسبت روغن با محلول لیمو ممکن است بسته به نوع روغنی که استفاده می کنید متفاوت باشد. به عنوان مثال، روغن نارگیل می تواند تا 33 درصد از مخلوط محلول لیمو-روغن باشد، در حالی که فقط 5 درصد روغن هسته انگور توصیه می شود.

مرحله 2 – مخلوط را بپزید

پس از اندازه گیری و مخلوط کردن محلول لیمو و روغن، مخلوط را بجوشانید و به هم زدن ادامه دهید تا به غلظت خاصی برسد. این مهم ترین و خطرناک ترین گام است. لیمو ماده ای خورنده است که در صورت تماس با پوست می تواند صدمات جدی به همراه داشته باشد، بنابراین حتماً اقدامات ایمنی لازم را رعایت کنید.

مرحله 3 – شیره اضافی را حذف کنید

ممکن است چند ساعت یا تا دو روز جوشاندن و هم زدن طول بکشد تا قلیایی به صورت مولکولی با روغن بچسبد. حتی اگر اندازه گیری های بسیار دقیقی با استفاده از محاسبات مولی داشته باشید، احتمالا مقداری قلیایی اضافی وجود دارد که با روغن متصل نمی شود. هنگامی که به نقطه اشباع رسیدید، باید هرگونه قلیایی اضافی را حذف کنید تا مطمئن شوید که صابون پوست را تحریک یا خشک نمی کند.

مرحله 4 – مواد دیگر را اضافه کنید و هم بزنید

هنگامی که مخلوط به سطح صابونی مورد نظر رسید، می توانید هر ماده اختیاری را اضافه کنید. اینها ممکن است شامل اسانس ها، عطرها، رنگ ها یا ذرات ساینده کوچک باشد. به هم زدن مخلوط ادامه دهید تا یکدست شود.

مرحله 5 – در قالب ها بریزید

می توانید در حالی که هنوز داغ است مخلوط را در قالب ها بریزید. می توانید از هر شکلی که می خواهید استفاده کنید. اینها می توانند قالب های سیلیکونی پیچیده یا حتی یک جعبه چوبی ساده باشند (اگر تصمیم به استفاده از دومی دارید، حتما آن را با کاغذ روغنی بپوشانید!).

مرحله 6 – اجازه دهید مخلوط خنک شود

اجازه دهید مخلوط خنک شود و چند ساعت بماند. اگر از قالب های سیلیکونی استفاده می کنید، ممکن است لازم باشد کمی بیشتر صبر کنید زیرا هوا با مخلوط صابون تماس پیدا نمی کند.

مرحله 7 – صابون را بردارید و قسمت های اضافی را برش دهید

صابون ها را از قالب ها خارج کرده و قسمت های اضافی یا تغییر شکل داده شده را برش دهید تا ظاهر آن ها بهتر شود. صابون های شما اکنون آماده استفاده هستند.

مرحله 8 – صابون ها را بسته بندی کنید

اگر صابون های شما برای استفاده شخصی هستند، این مرحله اختیاری است. با این حال، اگر قصد فروش صابون را دارید، باید آن را بسته بندی کنید. این نه تنها ظاهر آن را بهتر نشان می دهد، بلکه تضمین می کند که صابون ها در حین حمل و نقل محافظت می شوند.

مواد شیمیایی موجود در صابون

از نظر شیمیایی، صابون ها به دلیل وجود سر یونی یا قطبی و دم گلیسرید غیرقطبی به عنوان نمک اسیدهای چرب طبقه بندی می شوند. همه صابون ها حاوی دو ماده شیمیایی اصلی هستند – روغن و قلیایی – اگرچه نوع دقیق آن بسته به محصول متفاوت است.

برخی از صابون ها با استفاده از روغن نخل، روغن نارگیل یا روغن زیتون ساخته می شوند، در حالی که برخی دیگر حاوی پیه از چربی های گوشت گاو یا گوسفند هستند. همچنین می توانید از هیدروکسید پتاسیم به عنوان قلیایی به جای هیدروکسید سدیم استفاده کنید. صابون های پتاسیمی دارای بافتی بتونه مانند و تقریبا مایع هستند که برای تهیه صابون زده شده بسیار مناسب است.

مواد شیمیایی دیگری مانند عطرها، اسانس‌ها، عوامل رنگ‌دهنده، ذرات ساینده، آنزیم‌ها و کرم مرطوب‌کننده نیز می‌توانند اضافه شوند. برخی از صابون سازهای صنعتگر حتی عصاره میوه و سبزیجات را در محصولات خود قرار می دهند.

صابون های مایع حاوی ترکیبات کمی متفاوت هستند زیرا باید حالت مایع خود را در دمای اتاق حفظ کنند. برخی از ترکیبات رایج در صابون های مایع عبارتند از:

• سدیم لورت سولفات
• بنزوات سدیم و اسید بنزوئیک
• کوکامیدوپروپیل بتائین
• متیل ایزوتیازولینون و متیل کلرو ایزوتیازولینون
• تنظیم کننده های pH
• عطر، یا از اسانس گل ها یا از منابع مصنوعی

مواد شیمیایی مضر در صابون

هیدروکسید سدیم – ماده قلیایی که برای ساخت بیشتر صابون ها استفاده می شود – به شکل خالص خورنده و سمی است. با این حال، در طول فرآیند ساخت صابون خنثی می شود و سپس برای استفاده ایمن می شود. همانطور که گفته شد، برخی از صابون ها هنوز هم می توانند افراد با پوست حساس را تحریک کنند.

کف‌ها و سورفکتانت‌هایی که هنگام حل شدن صابون در آب تولید می‌شوند نیز می‌توانند برای محیط زیست مضر باشند. این مواد شیمیایی می توانند PH خاک را تغییر دهند و به طور بالقوه میکروارگانیسم های ضروری را از بین ببرند.

اینجا در بریتانیا، اداره بهداشت و ایمنی اصلی ترین سازمان دولتی است که استانداردهای مربوط به نگهداری و نگهداری مواد شیمیایی خطرناک را تنظیم و اجرا می کند. به عنوان مثال، تولیدکنندگان بریتانیا طبق قانون موظفند مواد خورنده را در قفسه های جداگانه ذخیره کنند تا از واکنش آنها با سایر مواد شیمیایی جلوگیری شود.

پایداری و شیوه های سازگار با محیط زیست در صابون سازی

برای هزاران سال، سازندگان صابون از مواد قلیایی به دست آمده از خاکستر چوب استفاده می کردند. اگرچه این مواد هنوز در برخی از صابون‌های صنعتگر یافت می‌شوند، اما تولیدکنندگان صابون در مقیاس بزرگ اکنون از هیدروکسید سدیم یا هیدروکسید پتاسیم استفاده می‌کنند. متأسفانه، هر دوی این مواد می توانند تأثیرات مضری بر محیط زیست داشته باشند. به عنوان مثال، سوزاندن چوب برای ایجاد خاکستر چوب به انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند. از سوی دیگر، اگر از مواد مصنوعی استفاده کنید، ردپای کربن متناسب کلی کمتر است، اما به دلیل تولید انبوه، اسماً بزرگتر خواهد بود.

بسته بندی صابون همچنین به زباله های جامد و سایر انواع آلودگی کمک می کند. این یک مشکل خاص در مورد صابون های مایع است که معمولاً در بطری های پلاستیکی فروخته می شوند. در تلاشی برای سازگاری با محیط زیست، برخی از تولیدکنندگان اکنون دوباره پرکننده های سازگار با محیط زیست را می فروشند تا بتوانید صابون مایع خود را در ظرف موجود بریزید. بسیاری از صابون سازان صنعتگر نیز محصولات خود را در جعبه های کرافت سازگار با محیط زیست یا بسته بندی های کاغذی زیست تخریب پذیر بسته بندی می کنند.

علاوه بر تغییرات بسته بندی، نوآوری های تکنولوژیکی مانند فناوری جذب کربن برای کمک به کاهش اثرات زیست محیطی تولید صابون معرفی شده است. با این حال، هنوز روزهای اولیه است و صابون سازی صنعتی منبع مهمی از آلودگی است.

خلاصه

ساخت صابون تقریباً به قدمت است و در حالی که خود فناوری توسعه یافته است، هنوز از همان اصول اولیه پیروی می کند. برای تهیه صابون باید وزن یا روغن و یک ماده قلیایی مانند هیدروکسید سدیم را دهید. واکنش باعث هیدرولیز می شود و قلیایی به گلیسرول و نمک های کربوکسیلات (صابون) می شود. ترکیبات ساخت و واکنش‌های لازم برای صابون به کمک می‌سازند، می‌توان برای یافتن روش‌های دوستدار محیط زیست انجام شود.