اگر از ما سوال شود که نام چند شوینده را بگوییم، قطعاً صابون اولین شوینده ای است که از آن نام خواهیم برد. ما همواره در طول شبانه روز بارها از این ماده به منظور ضدعفونی نمودن و شستشو استفاده می کنیم. صابون ها در یک دسته بندی به دو شکل جامد و مایع در دسترس هستند، اما آیا تا به حال به این موضوع فکر کرده اید که صابون چگونه تولید می شود؟ انواع آن کدام است؟ و هر یک از آن ها چه تاثیری بر روی پوست ما دارد؟

سابقه نظافت و پاکیزگی فردی به دوران پیش از تاریخ باز می گردد، از آن جا که آب همواره عامل حیاتی برای ادامه زندگی بشر بوده، انسان های اولیه نیز در نزدیکی آب زندگی می کردند و درباره خاصیت پاک کنندگی آن نیز اطلاعاتی داشتند، حداقل این که می دانستند با آب می توانند گل و لای را از دستانشان بشویند.

در برخی از مدارک تاریخی ساخت صابون را به سومری ها (اقوامی که آن زمان در مکان فعلی ایران و عراق زندگی می کردند) مرتبط می دانند. قوم سلت (Celtoe)، از قبایل هند و اروپایی چادرنشین که در اروپای مرکزی زندگی می کردند، صابون را از چربی حیوانات و خاکستر گیاهان می ساختند. آن ها از چربی حیوانات که دارای اسیدهای چرب آزاد بودند در تولید صابون بهره می بردند، حضور اسیدهای چرب به شروع عمل صابونی شدن کمک می کرد.

تا قرن دوم میلادی اهمیت صابون در شستشو و تمیز کردن شناخته شده نبود. پزشک مشهور یونانی، جالینوس (200-129 میلادی) صابون را ماده ای مناسب برای تمیز کردن می دانست. جابر بن حیان نیز در نوشته های خود از صابون به عنوان ماده ای برای شستشو و نظافت نام برده است.
روش تولید صابون تا قرون وسطی ظاهراً به این صورت بوده که ابتدا خاکستر گیاهان را که حاوی پتاسیم کربنات است در آب پخش می نمودند و سپس به آن چربی می افزودند و آن ها را می جوشاندند تا آب آن به طور کامل تبخیر شود.
گام اصلی برای تولید انبوه صابون، در سال 1791 از سوی شیمیدان فرانسوی، نیکولاس لبلانک برداشته شد. وی مراحل ساخت خاکستر قلیا با سدیم کربنات را از نمک معمولی به عنوان یک اختراع به ثبت رساند، این ماده در واقع قلیایی است که از خاکستر به دست می آید و با مخلوط نمودن آن با چربی، صابون تهیه می شود. نتیجه این اختراع، خاکستر قلیا با کیفیت بسیار بالا اما گران قیمت بود.
ساخت سدیم هیدروکسید (سود پرک یا سود سوزآور) در سال 1807، تاثیر بسیاری بر نحوه تولید صابون گذاشت و باعث شد استفاده از صابون متداول شود.

به دلیل خاصیت منحصر به فرد صابون از جهت کاربرد، تقریباً در تمامی مکان های اجتماعی، صنعتی، آموزشی، اداری، درمانی و … از این کالای بهداشتی در شکل های گوناگون استفاده می شود.

روش های تولید صابون

به طور کلی صابون به دو روش در جهان تولید می گردد:

1- روش ناپیوسته – Batch Process
2- روش پیوسته – Continuous Process

روش ناپیوسته

ماده اولیه اصلی مورد استفاده در تولید صابون شامل انواع چربی ها بوده که می تواند منشا حیوانی (مانند تالو) و یا گیاهی (مانند روغن پالم و نارگیل) داشته باشد. حدود 75 درصد از کل چربی مصرفی در صنایع صابون سازی دنیا را تالو (Tallow) تشکیل می دهد که دارای منشا حیوانی است. این ماده شامل مخلوطی از گلیسیرین ها بوده و از چربی های جامد که به وسیله بخار پالایش شده است، به دست می آید.
در این روش اسید چرب درون مخزن ریخته شده و توسط سدیم هیدروکسید (صابون جامد) و یا پتاسیم هیدروکسید (صابون مایع)، خنثی می شود. به این روش اصطلاحاً Kettel Process می گویند. واکنش اصلی تولید صابون (صابونی شدن – Saponification) عبارتست از:

صابون به دو صورت پخت گرم و پخت سرد تهیه می شود. صابون تولید شده از پخت گرم (دارای کیفیت مناسب تر) جهت مصارف حمام و دستشویی استفاده می شود و صابون حاصل از پخت سرد (دارای کیفیت پایین تر) اغلب جهت رختشویی مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش پس از خنثی نمودن اسید چرب توسط محلول سدیم هیدروکسید، به منظور جداسازی صابون تولید شده از ناخالصی ها، آن را چندین بار توسط محلول آب و نمک شستشو می دهند.
صابون مذاب تولیدی را در پخت سرد بلافاصله جهت انتقال به مراحل تکمیلی تولید، تخلیه می نمایند اما در پخت گرم آن را به مدت 24 تا 72 ساعت رها می کنند که در صنعت صابون سازی به آن اصطلاحاً “دم کردن” می گویند. هدف از این مرحله، تکمیل واکنش و جداسازی فازها می باشد. تشخیص پایان صابونی شدن توسط اندازه گیری میزان اسید چرب درون مخزن پخت انجام می گیرد. در این روش نیز پس از اتمام واکنش، جهت جداسازی ناخالصی ها از محلول آب و نمک استفاده می شود. با افزودن آب نمک به درون مخزن یک سیستم دو فازی تشکیل می شود و ناخالصی ها به لایه زیرین منتقل می گردند. فاز صابون توسط پمپ به غلطک های سرد کننده منتقل شده و دمای صابون تا رسیدن به دمای اتاق کاهش می یابد و در نهایت جامد می گردد.

آنالیز صابون به دست آمده به صورت ذیل می باشد:

– میزان سدیم هیدروکسید         0/002 تا 0/1 درصد
– میزان نمک سدیم کلرید           0/3 تا 0/6 درصد
– میزان آب                              حدود 30 درصد

در اینجا به منظور کاهش رطوبت، صابون تولید شده را درون خشک کن قرار می دهند تا رطوبت آن به میزان استاندارد (حدود 12 درصد) کاهش یابد. در ادامه برای اختلاط و یکنواخت نمودن بیشتر، صابون را وارد دستگاهی به نام پلودر (Plodder) می کنند، در این دستگاه صابون توسط یک حلزون در حال گردش (ماردون) فشرده شده و به صورت رشته ای از آن خارج می گردد و توسط یک برش دهنده یه قطعات ریز بریده می شود. این قطعات ریز وارد دستگاه مخلوط کن (میکسر – Mixer) شده و در آن مواد افزودنی همچون رنگ، اسانس، تثبیت کننده، نرم کننده پوست، ضد خوردگی و … به درون میکسر اضافه می گردد.
در ادامه به منظور توزیع یکنواخت مواد افزوده شده و استحکام بیشتر، صابون را از بین چند غلطک (Mill) عبور می دهند. این غلطک ها به صورت استوانه های افقی که در خلاف جهت یکدیگر می چرخند، صابون را به شکل ورقه های نازک و فشرده شده درآورده و سپس از درون یک قالب گرم عبور داده و به صورت نواری پیوسته از آن خارج می نمایند. در مسیر خروجی، صابون سرد شده و توسط یک دستگاه برش به اندازه های مورد نظر برش داده می شوند. در مرحله نهایی قطعات به دست آمده درون قالب قرار گرفته و به فرم نهایی درآمده و بسته بندی می گردند.

روش پیوسته

امروزه با پیشرفت تکنولوژی، تولید صابون بیشتر به صورت پیوسته انجام می گیرد. در این روش ابتدا چربی توسط آب در دما و فشار بالا هیدرولیز می شود و تولید اسید چرب و گلیسیرین می نماید. اسید چرب به دست آمده، توسط محلول سدیم هیدروکسید (محلول سود) خنثی شده و صابون تشکیل می شود. واکنش مربوط به فرآیند صورت گرفته در برج هیدرولیز و خنثی سازی به صورت ذیل می باشد:

مواد اولیه مورد استفاده (یعنی چربی ها) متنوع بوده و دارای یک نوع گلیسیرید نمی باشند. از آنجا که حلالیت و سختی نمک های سدیم به دست آمده از اسیدهای چرب، به طور قابل ملاحظه ای متفاوت می باشند؛ لذا در صنایع صابون پزی جهت تولید محصولات معین از مواد اولیه مختلف استفاده می شود.
در روش پیوسته خوراک ورودی می تواند انواع چربی حیوانی و یا روغن های گیاهی باشد. چربی ذوب شده همراه با کاتالیزور (اکسید روی) وارد برج هیدرولیز شده و تحت فشار 4 مگا پاسکال و دمای 250 درجه سانتی گراد توسط آب هیدرولیز شده و مخلوط اسیدهای چرب از بالای برج و گلیسیرین خام از پایین برج خارج می شوند. آب همراه اسید چرب به شیوه دکانتاسیون (Decantation) یا با عمل تبخیر جدا می گردد. معمولاً مخلوط اسیدهای چرب به دست آمده را جهت تفکیک وارد برج تقطیر می نمایند. از این روش برای تهیه اسیدهای چرب حاصل از چربی خوک، روغن نارگیل، روغن نخل و دانه های روغنی استفاده می شود. همچنین می توان از روش کریستالیزاسیون جهت مخلوط اسیدهای چربی که به راحتی جامد می شوند (مانند تالو) استفاده نمود.
عمل تقطیر در سه مرحله تحت خلا انجام می گیرد، اسید چرب از تانک ذخیره وارد یک مبدل حرارتی می شود و سپس از بالا وارد برج جدا کننده می گردد. در برج های جدا کننده در حالی که اسید چرب از بالا به پایین جریان دارد، هوا و آب در سمت مخالف یعنی به سمت بالا حرکت می نماید و در نتیجه اسیدهای چرب سبک که دارای نقطه جوش پایین تری می باشند از قسمت بالای برج و اسیدهای چرب سنگین که دارای نقطه جوش بالاتری می باشند از قسمت پایین برج خارج می گردد. مایعات به دست آمده از بالای برج وارد برج تفکیک اصلی می شود، این برج تحت خلا شدید قرار دارد. محصول اصلی (اسیدهای چرب دارای نقطه جوش پایین) از قسمت بالای برج به دست می آید و مایعات سنگین (اسیدهای چرب با نقطه جوش بالا) به برج تبخیر نهایی پمپ شده و بخارات مایع شده از این برج به عنوان برش دوم اسید چرب می باشد. محصول پایین نیز به برج جدا کننده اول بازگردانده می شود.

آنالیز صابون به دست آمده به صورت ذیل می باشد:

– میزان سدیم هیدروکسید         0/002 تا 0/1 درصد
– میزان نمک سدیم کلرید           0/3 تا 0/6 درصد
– میزان آب                              حدود 30 درصد

این صابون با توجه به نوع محصول مورد نظر می تواند اکسترود یا غلطک شده و یا توسط خشک کن پاششی، خشک شود. در مرحله نهایی تولید، صابون در یک مبدل حرارتی که فشار آن در حدود 3/5 مگاپاسکال و دمای حدود 200 درجه سانتس گراد است، گرم می شود. صابون گرم شده در یک تانک با فشار اتمسفریک، فلش می شود و رطوبت آن تا حدود 20 درصد کاهش می یابد. خمیر به دست آمده با مقداری هوا در یک مبدل حرارتی که مجهز به سیستم تراش دیواره است، مخلوط می شود. در پایان صابون به وسیله جریان آب نمک در جداره بیرونی، از دمای 105 درجه سانتی گراد تا حدود 65 درجه سانتی گراد سرد می گردد و به صورت نوار پیوسته اکسترود شده و به اندازه های مورد نظر برش داده می شود و پس از قالبگیری شدن با سرد نمودن بیشتر بر روی آن طرح زده می شود و بسته بندی می گردد.

مزیت های اصلی تولید صابون به روش پیوسته نسبت به روش ناپیوسته

کنترل کیفیت در تولید صابون

1- کنترل کیفیت مواد اولیه

با توجه به این که کیفیت صابون، ارتباط مستقیم با نوع اسید چرب مصرفی و میزان خلوص آن دارد، لذا می بایست قبل از مصرف به خصوص در مورد چربی، آزمایش های لازم به منظور تعیین خلوص صورت پذیرد. بنابراین درصد اسید چرب، دمای ذوب و همچنین رطوبت آن اندازه گیری می شود. میزان سدیم هیدروکسید مصرفی نیز توسط تیتراسیون اندازه گیری شده به طوری که میزان سود مورد نیاز جهت تولید صابون تعیین می شود.

2- کنترل کیفیت در حین فرآیند تولید

کنترل ها در این بخش طی چند مرحله صورت می پذیرد:
– کنترل شیمیایی پس از خشک کن از نظر درصد رطوبت و درصد وزنی مواد ترکیب شونده (تعیین میزان رطوبت مجاز که حداکثر 15 درصد بوده و در صابون های رختشویی تا 20 درصد می باشد)
– تعیین میزان نمک پس از شستشو با محلول آب نمک
– اندازه گیری میزان سود در فاز صابون که نمی بایست بیشتر از 0/07 درصد باشد.
– اندازه گیری میزان اسید چرب در فاز صابونی که از فاکتورهای مهم در کیفیت به شمار می رود. (میزان مجاز اسید چرب بین 2 تا 3 درصد می باشد)
– کنترل فیزیکی پس از عبور از مرحله برش
– کنترل فیزیکی پس از عبور از دستگاه پرس

3- کنترل کیفیت محصول نهایی

* تعیین مقدار کل اسیدهای چرب خام

اسیدهای چرب خام عبارتست از مواد چرب غیر محلول در آب که به وسیله تجزیه نمودن صابون توسط یک اسید معدنی قوی تحت شرایط استاندارد حاصل می شود. این تعریف شامل تمام موارد غیر صابونی، گلیسیریدها و هر نوع اسید رزینی دیگر نیز می باشد که علاوه بر اسیدهای چرب در صابون وجود داشته باشند.
در این آزمایش اسیدهای چرب توسط دی اتیل اتر استخراج شده و با محلول سود در اتانول عیارسنجی می شوند.

* تعیین مقدار قلیای آزاد

با توجه به این که صابون ها دارای کمی چربی غیر صابونی نیز می باشند، روش دقیقی برای اندازه گیری قلیای آزاد موجود در آن ها وجود ندارد و لذا روش موجود صرفاً روشی قراردادی است.
در یک روش از اتانول در مورد صابون های سدیم معمولی استفاده می شود اما به دلیل حل شدن پتاسیم کربنات در اتانول از این روش در مورد صابون های پتاسیم استفاده نمی شود.

در روش دیگر از باریم کلرید استفاده می شود که در مورد تمام صابون های نرم پتاسیم و یا صابون های نرم مخلوط سدیم – پتاسیم به کار برده می شود. استفاده از این روش برای صابون های سدیم معمولی که مقدار قلیای آزاد در آن ها کافی نیست، توصیه نمی شود.

* اندازه گیری گلیسیرین در صابون

از این آزمایش در مورد صابون هایی که دارای گلیسیرین 0/5 در صد وزنی و یا بیشتر هستند، استفاده می شود. در این جا صابون توسط سولفوریک اسید تجزیه شده و سپس اسیدهای چرب به وسیله اتر نفتی (پترولیوم اتر) استخراج می گردد. گلیسیرین به وسیله برومیک اسید به فرمیک اسید و فرمالدهید اکسید شده و سپس فرمیک اسید به وسیله pH متر عیارسنجی می شود.

مرجع مواد شیمیایی ایران