Знижка на воду
Усі миловарі знайомі з поняттям "а" знижка лугу. Для того, щоб запобігти можливості надлишку лугу в готовому милі, використовується менше лугу, ніж потрібно для повного омилення. Це найчастіше виражається у відсотках. Наприклад, якщо суміш масел вимагає 100 г гідроксиду натрію для повного омилення, ми можемо замість цього використовувати 95 г (знижка 5%).
Поняття знижки означає, що ми знаємо, скільки гідроксиду натрію потрібно для конкурентного омилення. Для визначення цієї кількості ми використовуємо калькулятор лугу або таблицю значень омилення. Зрештою, ці розрахунки ґрунтуються на величинах омилення, виміряних кимось, десь, на певній пробі олії. Оскільки значення омилення варіюються від одного зразка до іншого, олія, яку ви використовуєте, може дещо відрізнятися від тієї, яку використовували для складання столу, і значною мірою через цю невизначеність ми вирішили зробити знижку лугу.
Поняття знижки означає, що існує нормальне, правильне або стандартне значення, яке підлягає знижці. Хоча ви можете не знати точного значення омилення конкретного зразка олії, воно, насправді, має значення омилення, яке можна виміряти, якщо ви вирішите це зробити. Значення омилення існують, оскільки омилення - це реакція між лугом (наприклад, гідроксидом натрію) та олією:
Олія + 3 NaOH = Гліцерин + 3 мило
Для повної омилення кожна молекула олії потребує трьох молекул гідроксиду натрію. Все, що менше цього, призводить до неповного омилення - ціни, яку ми готові заплатити, щоб уникнути надлишку лугу в готовому милі. Таким чином, існує нормальна, правильна, стандартна кількість гідроксиду натрію, і є сенс говорити про знижку з цієї суми. Те саме не можна сказати про воду.
У реакції омилення вода не з’являється. Не існує фіксованої залежності між кількістю молекул води, необхідних для молекули нафти. Вода просто використовується для розчинення гідроксиду натрію, щоб вона могла вступити в реакцію з маслом.
Звідки ми тоді беремо уявлення про те, що існує нормальне, правильне або стандартне значення кількості води, яку слід використовувати у формулі мила?
Я вивчив рецепти мила з чотирьох книг моєї колекції. Найдавніше «Мило Ен Брамсон: робити це, насолоджуючись» (ISBN 0-911104-57-7) може вважатися засновницьким документом ручного мильного руху і познайомило незліченну кількість миловарів з ремеслом. Опублікований у 1972 р., У ньому відсутні будь-які обговорення хімії омилення, але рецепти передбачають, що є і правильна кількість як гідроксиду натрію, так і води. Хоча вивчення рецептів показує, що вони були правильно сформульовані щодо гідроксиду натрію, книга не показує, як визначали ці кількості. Кількість води в рецептах призвело до розчинів лугу, які становили від 25% до 27% гідроксиду натрію, в середньому 26%.
Сюзан Кавіч 1997 року «Супутник мильниці» (ISBN 0-88266-965-6) включає велике обговорення хімії, включаючи використання значень омилення. Кавіч також обговорює кількість води, яку слід використовувати, і розуміє, що кількість може змінюватися залежно від обставин, таких як температура змішування. Вона рекомендує початкове значення 30%. Однак у своїх рецептах вона має тенденцію бути дещо нижчою - від 26 до 29%, із середньою концентрацією 27%. Насправді 21 з 26 рецептів використовує концентрацію лугу рівно 27%. І Брамсон, і Кавіч приймають концентрації 26-27%, і це може бути причиною того, що багато калькулятори лугу використовують 27% як нормальну, правильну, стандартну концентрацію лугу.
Пізніше книги спрямовані на підвищення концентрації лугу. Роберт МакДаніель 2000 Essential Soap (ISBN 0-87341-832-8) використовує концентрації від 33% до 38%, у середньому 34%.
Розумне миловаріння Енн Уотсон у 2007 році (ISBN 978-0-938497-42-4) використовує концентрації від 30% до 37%, у середньому 33%. Ватсон коротко обговорює вибір концентрації, стверджуючи, що омилення і затвердіння швидше, коли використовується менше води. Вона також говорить, що важче розчинити луг при більших концентраціях і що розчин може виділяти більше парів.
Експериментальна обробка мила
Я взявся дослідити вплив концентрації лугу на процес омилення. Я зробив серію мила, які обробляли однаково, за винятком концентрації лугу, а потім вимірювали їх масу, твердість, лужність та вміст вологи протягом 8-тижневого затвердіння. Я робив одномасляне мило з кокосової, пальмової та оливкової олій. Я також зробив чотиримасляне мило з суміші кокосової, пальмової, оливкової та касторової олій.
Всі мила готували із застосуванням 50% розчину гідроксиду натрію, додаючи додаткову кількість води до деяких мил, щоб довести концентрацію гідроксиду натрію до 33,33% та 25%. Отже, мило охоплює діапазон концентрації лугу від 50% (вище, ніж у більшості виробників мила) до 25% (нижче, ніж у більшості виробників мила).
Всі мило в цьому дослідженні готували однаково, за винятком концентрації лугу. 50% луг готували шляхом змішування рівних мас гідроксиду натрію та дистильованої води. Луг готували заздалегідь і використовували за потреби. Кожен брусок мила готували із 100 г олії та стандартної ваги 50% лугу.
На кожну олію або масляну суміш виготовляли три бруски мила. Перший не містив додаткової води, тому ефективна концентрація лугу становила 50%. Я додав воду до другого бару, рівного половині ваги лугу, в результаті чого ефективна концентрація лугу становила 33,33%. Я додав воду до третього бару, рівного вазі лугу, в результаті чого ефективна концентрація лугу становила 25%. Таким чином, усі три бари містили однакову пропорцію гідроксиду натрію до олії, але змінювались за вмістом вологи.
Склад кожного батончика може бути виражений як формула, що дає відносні пропорції олії, лугу та води. Наприклад, три мила з кокосовим маслом мали формули:
Кокосовий горіх 1000Lye348 (маловодний)
Кокосовий горіх1000Lye348Aq174 (середньоводний)
Кокос 1000Lye348Aq348 (багатоводний)
Для кожного мила вага лугу в 0,348 рази перевищувала вагу олії. Перший з них мав ефективну концентрацію лугу 50%, другий 33,33%, а третій 25%. Це мило буде описано відповідно як маловодне, середньоводне та висоководне.
На кожен брусок мила 100 г олії зважували у 500-мілілітрову пляшку з поліпропілену. За цим слідувала вода, якщо потрібно, а потім луг. Кришку прикручували до пляшки і поміщали на модифікований електричний шейкер для фарби, де її енергійно струшували протягом 15 секунд. Потім пляшку обережно закручували, коли мило загусало протягом 2 - 5 хвилин, залежно від швидкості загустіння. Мило виливали в однобарвну форму від мильної фабрики на вершині і поміщали в піч для жарки, встановлену на 60 ± C (140 ± F), на чотири години. Цей час і температура раніше були визначені достатніми для повного омилення.
На наступний день після перемішування кожен брусок виймали з форми і тестували на концентрацію лугу, виражену як частка на тисячу (ppt) NaOH. Це визначали шляхом розчинення 1 - 2 г мила в етиловому спирті та титрування стандартним розчином лимонної кислоти, використовуючи фенолфталеїн як індикатор. Було виявлено, що деякі мила не є лужними, і їх титрували стандартним розчином КОН для визначення кількості кислоти (імовірно, жирної кислоти). Це виражалось як негативна концентрація лугу, виражена як ppt NaOH для узгодження з іншими вимірами лугів. Концентрація лугу менше 1 проміле повинна вважатися безпечною для використання, і більшість мил з часом мали негативні концентрації лугу, тобто вони містили більше жирних кислот, ніж вільні луги. Для кожного бруска концентрацію лугу у верхній і нижній частині бруска вимірювали незалежно, щоб перевірити можливе відокремлення мила.