Redukcja wody

To pojęcie dobrze znane wszystkim zajmującym się domowym wyrobem mydła. Chodzi oczywiście o ług czyli o rozpuszczony w wodzie wodorotlenek sodu. Ustalając ilość NaOH potrzebną do zmydlenia tłuszczów, większość z nas korzysta z gotowych kalkulatorów, najpopularniejszym jest kalkulator na stronie http://soapcalc.net/calc/soapcalcwp.asp
Jest on tak ustawiony, że wylicza nam ilość wody jako część masy użytych tłuszczów, dokładniej 38%, co ma oczywiście wpływ na stężenie ługu.

Jeśli robimy mydło tylko z oliwy pomace, o przetłuszczeniu przyjmijmy 2%, to otrzymamy następującą recepturę:

1000 g – oliwa pomace
380 g – woda destylowana
131,37 g – NaOH (oczywiście zaokrąglamy do 131 g).
Tym samym stężenie ługu wynosi w przybliżeniu 25,5 %.

Gdybyśmy teraz chcieli zrobić mydło z oleju kokosowego kalkulator wyznaczyłby nam następującą recepturę:

1000 g – olej kokosowy
380 g – woda destylowana
179,58 g – NaOH (zaokrąglamy do 179 g)
Stężenie ługu wynosi w przybliżeniu 32%.

Możemy brnąć w procenty dalej i stwierdzić, że stężenie pierwszego ługu jest o ponad 20% mniejsze niż drugiego… itd. Ale gołym okiem widać znaczną różnicę. W pierwszym przypadku ług jest rzadszy. Czy ma to znaczenie? Czy można tej wody dać mniej? Ile być musi?

Odpowiedzi szukałam w artykule The “Water Discount” autorstwa prof. Kevina M. Dunn.
Artykuł dostępny na stronie http://cavemanchemistry.com/WaterDiscount-Dunn.pdf
W trakcie pisania tego postu eksperymentuję też z mydłem czysto oliwkowym. W tej chwili grzeje się, a raczej saponifikuje 🙂 w piekarniku w temp. 60 st.

Zajmijmy się artykułem. Prof. K.M.Dunn przygotował w identycznych warunkach (te same objętości, te same stężenia ługu, ten sam sposób mieszania) próbki mydła

1. z oleju kokosowego
2. z oleju palmowego
3. z oliwy z oliwek
4. czteroskładnikowej mieszanki (39% oliwa z oliwek, 28% olej palmowy, 28% olej kokosowy, 5% olej rycynowy).

Każde z wyżej wymienionych mydeł sporządzono w trzech wersjach, z ługiem 50% (jedna część wody, jedna część NaOH), 33% (dwie części wody, jedna część NaOH) i 25% (trzy części wody, jedna część NaOH). Na potrzeby badań i przejrzystości sformułowań użyto nazw: low-water, medium-water, high-water. Spolszczę je i tak:

nisko-wodne mydło – mydło sporządzone z wykorzystaniem ługu 50%
średnio-wodne mydło – mydło sporządzone z wykorzystaniem ługu 33%
wysoko-wodne mydło – mydło sporządzone z wykorzystaniem ługu 25%

Przy sporządzaniu próbek problem pojawił się przy oliwie z oliwek, próbka nisko-wodna zgęstniała w rozsądnym czasie, pozostałe mimo mieszania, nie gęstniały. Dlatego użyto olejku goździkowego, który przyspieszył proces gęstnienia i w ten sposób sporządzono trzy próbki mydła z oliwy. Uzyskane dla tych próbek wyniki porównano dodatkowo z wynikami nisko-wodnej próbki z czystej oliwy.

Każda próbka po wymieszaniu i uzyskaniu konsystencji budyniu została umieszczona na 4 godziny w temp. 60 st. Po czym mierzone były twardość, wilgotność i zasadowość (my mówimy o sprawdzaniu pH) wierzchniej i spodniej warstwy każdej próbki. Twardość rozumiana dosłownie, badana poprzez wywieranie na próbkę nacisku. Badania prowadzono przez 60 dni. Osoby zainteresowane szczegółowymi wykresami odsyłam do źródła, przytoczę tu jednie wnioski.

Wpływ stężenia ługu na twardość i wilgotność. Wniosek jest dość prosty, im wyższe stężenie, tym krótsze suszenie. Wydaje się to oczywiste, bo im wyższe stężenie, tym mniej wody w mydle. Przechodząc ze stężeniem o jeden stopień w górę (zwiększamy stężenie) skracamy suszenie przeciętnie o dwa tygodnie w stosunku do .poprzedniego stężenia. Dokładniej: jeśli pewna wilgotność została osiągnięta przez próbkę nisko-wodną, to porównywalna wilgotność jest osiągana przez próbkę średnio-wodną dwa tygodnie później, a przez wysoko-wodną – cztery tygodnie później.

Wpływ stężenia na zasadowość. Tutaj wyniki nie są tak jednoznaczne, ale za każdym razem uzyskano mydło o odpowiedniej dla skóry zasadowości (o odpowiednim dla skóry pH).

Interesujące było to, że w przypadku mydła czteroskładnikowego już na samym początku uzyskano akceptowalną zasadowość dla wszystkich próbek. W przypadku tego też mydła w wysoko-wodnej próbce zauważalne było rozwarstwienie, tłuszczem, który się częściowo wytrącił, była oliwa z oliwek.

I jeszcze jedno, mydło wykonane z czystej oliwy z oliwek bez olejku goździkowego ma naprawdę dobre parametry 🙂

Ja z tego artykułu i po zrobieniu własnego doświadczenia wyciągnęłam dla siebie najważniejszy wniosek, ilość wody, w której rozpuszczam NaOH uzależniam od NaOH, czyli kieruję się stężeniem ługu.

Zanim usiadłam do komputera przygotowałam próbkę mydła z oliwy pomace nisko-wodnego, czyli z 50% ługiem.

Użyte składniki:
250 g – oliwa pomace
32 g – NaOH
32 g – woda destylowana.

Nigdy nie robiłam ługu o stężeniu 50%, trochę się tego bałam, zupełnie niesłusznie, osiągnął temperaturę ok. 60 st., być może ze względu na małą ilość, tego nie wiem, robiąc duże ilości mydła zachowam ostrożność. Minusem było rozpuszczanie, trudniejsze niż przy większej ilości wody. Jak widać na zdjęciu, ług mieszałam w żaroodpornej szklance.
Po wlaniu do oliwy i kilkukrotnym zamieszaniu silikonową łopatką całość mocno pociemniała. Zmierzyłam czas miksowania blenderem do uzyskania budyniu.  Całość, od momentu włączenia stopera, włożenia rękawiczek i miksowanie do fazy budyniu, trwała ok. 55 sekund, mistrzostwo świata, nie pamiętam, czy kiedykolwiek tak krótko miksowałam. I znów, nie popadam w euforię, może mała ilość masy wymaga krótszego miksowania, może, gdy będę robić to mydło z 2 kg oliwy, trzeba będzie miksować dłużej, znów – nie wiem. Za jakiś czas sprawdzę. Przelałam do foremek, zrobiłam zdjęcie, żeby zapamiętać niezbyt ładny kolor masy i wstawiłam do piekarnika na 4 godziny. Przepraszam za nieostre zdjęcie, już lepszego nie zrobię. Kolor, musicie przyznać, paskudny.

Co jakiś czas sprawdzałam, bo nie ma sensu grzać, jeśli faza żelowa się zakończy. Nic z tego, 4 godziny i ani minuty krócej 🙂 Cudnie kremowe mydełka. Jedno odrywałam od foremki, nie odczekałam. 

Zważone leżakują w pudełeczku wyłożonym papierem.  Będę je ważyć codziennie, bo chcę sprawdzić, w jakim tempie będą tracić wodę. Moje mydła niestety nie mają dobrego pH, papierki granatowe. To pH też będę sprawdzać, ale już nie tak precyzyjnie.

Nie zamieszczę danych statystycznych, ale mydła stosunkowo mało straciły na wadze, wymaganą zasadowość uzyskały dopiero po dwóch tygodniach. Jedno zużyłam po prawie roku, drugie podarowałam 🙂 Moje było cudne, ale mam słabość do takich mydeł, nie jestem obiektywna.