1.6 Технология производства туалетного мыла
Линия мыловаренного производства (представлена на рисунке 4) обычно включает: участок подготовки сырья, варочное отделение, композиционный смеситель, участок механической обработки мыльной массы (измельчение, пилирование, формование бруска, резка, штамповка), завертку и/или укладку в коробочки, групповую упаковку, укладку на поддоны и штабелирование готовой продукции. Процесс производства мыла в промышленных масштабах состоит из пяти этапов и изображен на рисунке 3.
Твердые мыла получают горячей варкой жировых компонентов со щелочью NaOH в три стадии.
Первая стадия заключается в получении гомогенного раствора мыла мыльного клея.
Вторая стадия предусматривает последующую обработку горячего мыльного раствора электролитом (поваренной солью); этот процесс называется высаливанием. Он вызывает коагуляцию мыльного раствора и расслоение его на два слоя ‒ нижний ‒ подмыльный щелок (раствор соли, глицерин, примеси); верхний слой ‒ мыльное ядро ‒ концентрированное мыло с содержанием более 70% солей жирных кислот. Этот метод получения мыла традиционно называется косвенным, а получаемое мыло ядровым.
Третья стадия ‒ сушка мыльного ядра и придание мылу товарного вида. При непрерывном процессе производства горячее мыльное ядро под давлением разбрызгивают через форсунки в вакуумную камеру, где жидкость быстро испаряется, а тонкий мыльный порошок накапливается в камере. Полученный порошок мыла смешивают по рецептуре с вышеуказанными ингредиентами и загружают в экструдер для смешения и гомогенизации. При этом происходит перекристаллизация мыла с образованием (3-формы кристаллов лаурата или миристата натрия). Мыло выходит через формующую головку экструдера в виде бесконечного бруска, из которого прессуют мыло в куски различной формы и веса (от 30 до 300 г).
Непрерывный процесс мыловарения появился в конце 1930-х годов вместе с непрерывным процессом гидролиза (расщепления) жиров водой и паром высокого давления в башне высотой 15–24 метра. Очищенные, деаэрированные жиры и масла закачиваются в донную часть башни под давлением 5 МПа и при температуре 240–260 ºС.
Деаэрированная, умягченная вода подается в верхнюю часть башни и стекает вниз, навстречу поднимающимся вверх жирам низкой плотности, расщепляя их на жирные кислоты и глицерин. Глицерин растворяется в воде и отводится со дна, тогда как жирные кислоты отводятся с вершины в вакуумную камеру, где водная примесь испаряется и удаляется. Затем кислоты подвергаются перегонке в вакууме с целью очистки и разделения на фракции, пригодные для производства мыл различных видов: низкокипящие кислоты для получения мыла промышленного, нетуалетного назначения; среднекипящие – для изготовления туалетного мыла. Остаток высококипящих жирных кислот отводится в емкости для хранения и в дальнейшем перерабатывается с целью извлечения жирных кислот.
Рисунок 3 ‒ Стадии получения туалетного мыла
Жидкие
жирные кислоты непрерывно подаются
дозатором в установку для омыления, где
они нейтрализуются потоком едкой щелочи
в процессе смешивания и рециркуляции
при температуре 110°С и давлении 0,3–0,4
МПа. В результате получается чистое
мыло, похожее на то, которое изготавливается
в мыловаренных котлах. Чистое мыло из
мыловаренного котла переливается в
смеситель с паровой рубашкой, где в него
вводятся отдушки, красители и другие
компоненты. Потом оно заливается в
формы, вмещающие по 410 кг мыла, и оставляется
в них на несколько суток для охлаждения
и затвердевания. Боковые стенки форм
удаляются, масса подравнивается,
разрезается на бруски, которые сушатся
и подвергаются штамповке н
а
отдельные куски, помещаемые в упаковку.
1. Мылосборники 2. Насос 3. Фильтр коррозийного типа 4. Бак постоянного уровня 5. Шестеренный насос 6. Теплообменник 7. Пневмопровод 8. Загрузочная воронка 9. Вторая ступень экструдера 10.Двухшнековый вакуумный экструдер 11. Вакуум-сушильная башня 12, 19. Циклон 13. Сепараторы 14, 15. Шнеки 16. Поверхностный конденсатор 17. Барометрическая труба 18. Бункер |
20, 22. Воздуховод 21. Рукавный фильтр 23. Вакуум-насос 24. Смеситель 25. Экструдер-смеситель 26,36,40. Ленточный транспортер 27. Трехвальцовые вальцовки 28, 31, 33. Транспортер 29. Экструдер 30. Резальная машина 32. Двухручьевый штамп-пресс 34. Мылооберточные машины 35. Обогреваемые транспортеры 37. Группировочная система 38. Укладочный автомат 39. Обандероливающая машина 41. Подъемник |
Рисунок 4 – Технологический процесс получения туалетных мыл
Если мыло должно быть сформовано в хлопья, оно в текучем состоянии прокатывается между стальными вальцами и прилипает к нижнему (холодному) вальцу, образуя тонкую пленку. Далее пленка разрезается на узкие полоски, которые отдираются от вальца и пропускаются через сушильную печь, где сухие полоски рассыпаются на хлопья. Для получения плотных гранул твердое мыло пропускается через дробилку, и полученные частицы просеиваются через сито нужного размера.
Для получения рыхлых гранул горячее мыло разбрызгивается на вершине технологической колонны, и его капли падают вниз навстречу поднимающемуся потоку горячего воздуха. Жидкость удаляется из капель мгновенным испарением (взрывом), оставляя полую (расширенную взрывом) частицу. Чистое мыло, получаемое непрерывным процессом, предпочтительнее сушить распылением на стенку вакуумной сушилки Маццони. Мыло снимается со стенки вращающимся скребком и извлекается из сушилки при требуемом содержании влаги. [15]
В результате омыления жиров щелочными реагентами и нейтрализации жирных кислот образуется клеевое мыло. Для его получения применяют основные способы, рассмотренные в таблице 6.
Таблица 6 ‒ Способы получения мыла
Способ получения |
Описание процесса |
Горячее омыление
|
Осуществляется в открытых котлах с расплавленной жировой смесью, постепенно добавляя водный раствор едкой щёлочи. Варка при температуре 100-104°С с перемешиванием продолжается в течении 5-10 часов. При этом происходит омыление жиров и нейтрализация образующихся жирных кислот с образованием мыла и глицерина. Данный способ имеет существенные недостатки: не используется глицерин, получающийся при расщеплении жиров, а для омыления требуются дорогостоящие едкие щёлочи. |
Карбонатный способ |
Осуществляется в открытых котлах при постепенном приливании жирных кислот к раствору кальцированной соды. Так как в расщеплённых жирах имеется некоторое количество (5-7%) нерасщеплённого жира, который кальцированной содой не омыляется, в конце варки добавляется небольшое количество едкой щёлочи. Охлаждённое твёрдое клеевое мыло содержит 40-47 % жирных кислот (в виде натриевых солей). Его нарезают на куски. Для улучшения качества мыла в мыльный клей добавляют некоторое количество кальцированной соды, поташа, жидкого стекла и других вспомогательных веществ, которые повышают твёрдость мыла, способствуют смягчению воды, усиливают моющее действие. |
Высаливание |
Высаливание - процесс, необходимый для получения высших сортов туалетного мыла. В кипящий мыльный клей добавляют определённое количество электролита (поваренной соли), вследствие чего он расслаивается. Всплывшая мыльная масса (ядро), называемая ядровым мылом, отделяется от солевого раствора. Этот процесс повышает концентрацию мыла (выделяет часть воды и глицерин) и очищает его от красящих и белковых веществ и других загрязнений. |
Продолжение таблицы 6
Способ получения |
Описание процесса |
Пилирование |
Пилирование - это дальнейшее повышение содержания жирных кислот путём подсушивания мыла и перетирания его на пилирных машинах, состоящих из трёх-четырёх притёртых друг к другу валов, вращающих с разной скоростью. При пилировании улучшается структура мыла. Сухие мыльные хлопья засыпаются в смесители, где мыло смешивается с такими добавками, как красители, отдушки, пережириватели, антиоксиданты и бактерицидные вещества. Полученная смесь загружается в червячный пресс, откуда выходит в форме таблеток. Мыло в форме таблеток подвергается дальнейшему пилированию и после превращения в хлопья вновь пропускается через один или несколько червячных прессов, пока наконец не превратится путем экструзии в непрерывный брусок, от которого отрезаются куски требуемого размера. [12]
|
Туалетные мыла, изготовляемые горячим способом или путем переплавки, относятся к дешевым сортам. Высшие сорта туалетного мыла получают холодным способом.
При варке основы туалетного мыла обязательно проводят нейтрализацию оставшейся свободной щелочи, что достигается добавлением к концу варки 1,5–2 % жиров или жирных кислот. Благодаря этому устраняется возможное раздражающее действие мыла на кожу лица и рук. Процесс варки считается законченным, если содержание неомыленного жира не превышает 1 % и свободной щелочи – не более 0,05 %. Мыльную основу (клей) после омыления неоднократно высаливают, что способствует ее лучшей очистке (цвет становится более светлым).
Для производства прозрачного туалетного мыла, наряду с глицерином, нередко используют, например, пропиленгликоль, сорбитол, а также сахарозу. Мыло получают с содержанием алифатических кислот 70–80 %. Оно имеет повышенную щелочность и способно вызывать избыточное обезжиривание, шелушение кожи. Введением алифатических кислот, их алкилоламидов, триэтаноламина вместо гидроксида калия и снижением содержания этанола «жесткое» дерматологическое действие можно свести к минимуму. Прозрачные мыла часто выпускают с бактерицидными добавками.
Известно два основных способа получения прозрачного и полупрозрачного мыла. Старый способ состоит в том, что глицерин, образующийся при гидролизе жира, не отделяется, а вместе с мылом направляется на изготовление кусков. Во избежание утраты прозрачности мыла отделение неомыленных продуктов должно быть достаточно полным. Наряду с кислотами говяжьего жира и кокосового масла вводят до 30 % рицинолевой или канифольных кислот. Для омыления берут гидроксид натрия с добавлением гидроксида калия или триэтаноламина. После полного омыления жиров вводят добавку этанола или изопропанола и смесь прогревают при 80–85 °С несколько часов. Затем, немного охладив, вводят отдушку, краситель, а мыло разливают в формы.
Полированное прозрачное мыло получают быстрым охлаждением мыльного клея в тонкой пленке с 90–100 °С до 20 °С на барабане с последующей обработкой и подсушкой (без нагрева) на роликовой мельнице или в экструдере, оборудованном вакуумной камерой. Остаточное содержание влаги в таком мыле – 15–20 %. Его куски хорошо штампуются и сохраняют форму при хранении. Иногда для полупрозрачности вводят диоксид титана, и мыло приобретает благородный опаловый тон.
Для производства мраморированного туалетного мыла, то есть мыла, имеющего вид «пятнистого» или «жилистого» мрамора, жидкое мыло наливают в форму до заданной высоты, обсыпают или обливают его поверхность нерастворимыми смолистыми лаками, затем наливают новый слой мыла, производят ту же операцию и так далее, пока форма не наполнится. В мыльную массу опускают деревянную лопаточку, которой помешивают полученную смесь, двигая ее параллельно стенкам формы. Если же хотят получить волнистую мраморировку, то двигают лопаточкой по кривым или спиральным линиям. Для пестрой мраморировки употребляются различные красители. [15]