Масла и жиры в мыловарении. Число омыления.

Жиры и масла применяемые для изготовления мыла представляют собой простые липиды. И являются производными трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

Жирами обычно называют липиды животного происхождения, а маслами - липиды растительного происхождения. Их молекулы могут быть представлены триглицеридами (триацилглицеридами ТАГ), диглицеридами (диацилглицеридами - ДАГ) или моноглицеридами (моноацилглицеридами - МАГ).

Поскольку на долю глицерина в массе триглицеридов приходится лишь около 10%, все разнообразие жиров и масел обусловлено набором входящих в их состав жирных кислот.

Омыление жиров

Омыле́ние — это процесс превращения сложных эфиров жирных кислот в мыла и спирты под действием растворов щелочей (например, раствора гидроксида натрия). Мыла представляют собой соли жирных кислот, которые, в свою очередь, являются карбоновыми кислотами с длинными углеродными цепями.

Триглицериды жирных кислот, содержащиеся в растительных маслах и животных жирах, могут быть подвергнуты омылению. Они могут быть преобразованы в мыло в одну или две стадии. В традиционном одностадийном процессе жиры обрабатываются сильным основанием (например, щёлочью), которое расщепляет эфирную связь, высвобождая соли жирных кислот (мыла) и глицерин. Этот процесс также является основным промышленным методом получения глицерина.

В некоторых способах получения мыла глицерин далее не извлекается из конечного продукта, но при необходимости мыла можно осадить методом высаливания хлоридом натрия.

Для характеристики жиров и масел используют несколько физико-химических констант. Они имеют важное технологическое значение в производстве пищевых продуктов.

Температура плавления жиров зависит от соотношения предельных и непредельных жирных кислот, входящих в состав триглицеридов. Как правило, жиры, в которых преобладают предельные кислоты (пальмитиновая, стеариновая_), имеют более высокие температуры плавления, чем жиры, в которых больше непредельных кислот (олеиновая, линолевая, линоленовая).

На температуру плавления влияет строение непредельных кислот. Например, цис-форма олеиновой кислоты-это маслянистая жидкость, которая плавится при 14грд С, а ее транс-изомер - элаидиновая кислота является твердым веществом с температурой плавления 52 грд С.

Температура отвердения в природных жирах несколько отличается от температуры плавления. Это объясняется, во-первых, изменение термодинамических параметров системы при переходе тела из одного агрегатного состояния в другое. Во-вторых, это вызвано тем, что натуральные жиры и масла представляют собой смесь ТАГ с индивидуальными физико-химическими константами. Например, в молочном жире выделяют несколько отличных по температурам плавления фракций ТАГ - легкоплавкие, среднеплавкие и высокоплавкие. Для него температура плавления-это температура, при которой высокоплавкая фракция полностью переходит в жидкое состояние (28-36 грд. С), а температура отвердения - это температура, при которой начинают появляться первые кристаллы высокоплавкой фракции (18-24 грд.С)

Йодное число характеризует степень ненасыщенности кислот в жире. Чем больше в жире ненасыщенных кислот, тем выше йодное число. Для растительных масел оно выше, чем для животных.

Йодное число некоторых жиров и масел колеблется в следующих пределах: говяжий жир - 27-47, бараний - 31-46, свиной жир - 46-66, подсолнечное масло - 129-136, льняное масло - 175-201.

Йодное число - важнейший показатель в производстве жиров, поскольку от соотношения насыщенных и ненасыщенных жирных кислот во многом зависят структура, консистенция и качество как самого масла, так и качество готового мыла.

Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем выше значение йодного числа. Этот показатель характеризует пластичность и твердость будущего мыла, а также о возможном сроке хранения мыла: рецептура мыла с высоким йодным числом содержит много поли- и мононенасыщенных жирных кислот и потому склонно к более быстрому прогорканию.

Кислотное число характеризует степень свежести жира. Это один из важнейших показателей при оценке качества жиров и масел. В свежих продуктах липиды присутствуют в форме триглицеридов. По мере хранения, особенно в неблагоприятных условиях, триглицериды подвергаются гидролизу, в результате чего количество свободных жирных кислот увеличивается. Параллельно растет и кислотное число. Для свежего жира разных сортов кислотное число обычно не превышает 1,0-3,5. Повышенное кислотное число указывает на снижение качества жира.

Число омыления характеризует среднюю молекулярную массу всех жирных кислот в жире. Между числом омыления и температурой плавления жира существует обратная зависимость. Чем выше молекулярный вес жирных кислот, тем выше и температура их плавления, а соответственно и температура плавления жиров, в состав которых входят эти кислоты.

Длина цепи определяет многие свойства как самих жирных кислот, так и жиров, образуемых этими кислотами. Длинноцепочечные жирные кислоты имеют твердую консистенцию, короткоцепочечные являются жидкими веществами.

Число (коэффициент) омыления не одинаково не только для различных видов жиров и масел, но и для одного и того же вида, так, например, колебания его для молочного жира составляет от 212-247, в состав которого входят низшие жирные кислоты. Для других жиров характерны следующие величины числа омыления: говяжий жир - 193-206, бараний 192-198, свиной жир - 193-200, льняное масло - 187-195, оливковое масло - 185-196, подсолнечное - 186-194, соевое масло - 188-195. Наибольший коэфициент омыления, доходящий до 255 и выше, отвечает кокосовому и пальмоядровому маслу, а наименьший - невысыхающим растительным маслам, например, рапсовому и касторовому - около 180. Для большинства растительных масел он приближается к 190.

Расчет расхода щелочи

Расход щелочи, необходимой для полного омыления любого жира, определяют по характеризующей жир константе - его коэффициенту или числом омыления.

Числом омыления называется число миллиграммов гидроксида калия (KOH), необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, связанных (в форме глицеридов) и их омыления, которые содержатся в 1 г масла. Под нейтрализацией принято понимать - нейтральную реакцию по фенолфталеину (появление розового окрашивания).

Количество КОН, которое требуется для омыления 1 г жира, зависит от молекулярной массы жирных кислот глицеридов жира. Чем больше молекулярная масса жирных кислот, входящих в состав жира, тем меньше молекул будет в 1 г жира и, следовательно, меньше КОН пойдет на омыление.

Пусть, например, коэффициент омыления для говяжьего жира составляет 205мг (или 0,205г), тогда расход химически чистого гидроксида калия KOH на 100г жира составит 20,5г.

Молекулярный вес гидроксида калия KOH равен 56, а гидроксида натрия NaOH - 40. Следовательно, 1 весовая часть едкого калия будет соответствовать 40/56=0,715 весовых частей гидроксида натрия NaOH.

Ниже представлены таблицы чисел омыления в граммах для основных масел, применяемых в мыловарении, обратите внимание в таблицах указаны усредненные показатели и в различных мыльных калькуляторах расчетное количество щелочи может незначительно отличаться. Что предполагает необходимость добавлять при составлении рецептуры мыла "с нуля" определенное количество свободных жиров или так называемого пережира. В зависимости от вида мыла и типа кожи количество пережиривающих масел может варьировать от 1% до 12% от основного веса масел.

В таблице, представленной ниже, вы видите немного другие показатели коэффициента омыления для гидроксида натрия (NaOH).

А в этой таблице представлен небольшой ассортимент жиров, с стандартизированным диапазоном числа омыления и для гидроксида натрия KOH в миллиграммах.

Для сравнения еще такая таблица коэффициентов омыления. Обратите внимание, в таблице представлены коэффициенты на из расчета на 100 весовых частей жира.

Масла и жиры в мыловарении.pdf

Скачать PDF • 768KB