劉偉毅

（上海制皂有限公司，上海，200331）

熔鑄透明皂的成型機理與生產(chǎn)工藝

劉偉毅

（上海制皂有限公司，上海，200331）

簡述了熔鑄透明皂的特性，闡明了透明皂的檢測方法和成型機理。著重介紹了熟成法、一次注模成型法、氨基酸熔鑄法3種透明皂的生產(chǎn)工藝和原料配比以及原料與產(chǎn)品質(zhì)量標準及檢驗方法，提出了熔鑄透明皂的方法是創(chuàng)新和發(fā)展的方向。

透明皂；熔鑄透明皂；氨基酸熔鑄法；檢測方法；質(zhì)量標準；成型機理

透明皂有著悠久的歷史。早在1789年，透明皂就被研發(fā)，把肥皂溶解在熱的乙醇溶液中，置入敞開的模具中風(fēng)干、老化、制成[1]。整整兩個世紀以來，透明皂在市場上占有率不斷上升。透明皂可使消費者聯(lián)想到任何透明物質(zhì)都是純凈的、天然的，不含有害成分，它那玻璃般的清澈透明度、悅?cè)说南銡?，精美漂亮的禮品化包裝，以及使用過程中豐富的泡沫，洗滌護膚、保濕效果都獲得消費者的青睞。

熔鑄透明皂具有良好的光學(xué)透明度，它由天然油脂、潤膚劑、保濕劑為主要原料，通過皂化反應(yīng)，澆模，冷卻，透明熟化，洗磨和整形而成。它透光，色彩豐富，易于造型；它泡沫豐富，對皮膚的刺激性低，綜合洗凈力好，又不過分洗去自然皮脂，保濕成分豐富，是十分理想的高端潔凈用品。

1　熔鑄透明皂成型機理

1.1透明皂的定義

外表透明，晶瑩似蠟，香氣濃郁，具有良好的洗滌、保濕性能的肥皂，稱為透明皂（transparent soap）[2]。透明度是透明皂的一個關(guān)鍵性能指標。原標準“透明度”測定方法，是將一定厚度的皂片放在襯有視力表的燈箱上，以“能看到視力表上的字”作為透明皂的透明度。透過6.35mm（1/4英寸）厚的皂塊能看清14號（4mm）黑體字的肥皂，即稱為透明皂[3]。低于這一標準，就是半透明皂或不透明皂。修訂后的透明度測定方法，采用了一種可以溯源的、能夠測定透明度的白度計。按照透明度測定原理測定樣品的透明度，實現(xiàn)了透明度的定量測定。QB/T1913 -2004規(guī)定透明度≥25% 為透明皂。

1.2熔鑄透明皂的成型機理

要使肥皂透明，就要保證光線盡可能地通過，使反射、散射程度盡可能地降低。肥皂結(jié)構(gòu)是如何達到這一效果呢？在20世紀中前期，科學(xué)家進行了許多研究工作。真正建立透明皂理論的是美國人弗格森（Ferguson），1943年，他闡明肥皂結(jié)晶結(jié)構(gòu)上的差別是造成透明度不一的原因。晶相不同的肥皂具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)。透明皂之所以透明，就是因為它具有極小的結(jié)晶顆粒，這種結(jié)晶顆粒小得能使普通光線通過。他指出脂肪酸鈉鹽能形成結(jié)晶，條件不同會形成不同的結(jié)晶形態(tài)，經(jīng)X射線衍射法測定，肥皂存在4種結(jié)晶態(tài)：α、β、ω、δ。其中α和δ相不穩(wěn)定，在一定條件下轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的β和ω相。肥皂其實是β相和ω相的混合體。4種肥皂相中，以β相的性能為佳，泡沫豐富、硬度適中，具有良好的溶解性和去污能力，透明度好。由此可見，肥皂中β相含量越多透明度越好。100%β晶形肯定是透明皂。換句話說，透明皂就是脂肪酸鈉鹽的β型結(jié)晶。

2　熔鑄透明皂的生產(chǎn)工藝

熔鑄透明皂的生產(chǎn)，必須考慮以下因素：①選擇最合適的油脂配方及其他原料；②選擇能促進透明的非皂添加物；③確定合適的冷卻溫度和速度；④適當?shù)臋C械加工及條件。

圖1是熔鑄透明皂的工藝流程示意圖[4]。

圖1　熔鑄透明皂工藝流程示意圖

2.1熟成法透明皂

熟成法透明皂的原料主要是天然油脂、NaOH、透明保濕劑和乙醇。熟成透明香皂的工藝是典型的皂化反應(yīng)，容易控制，但反應(yīng)后處理時間較長，在很大程度上影響著產(chǎn)品的透明特性。采用乙醇回流皂化（冷凝回收的酒精仍可循環(huán)使用），注模成型，在空氣流通的室內(nèi)架子上，溫度最好維持在30～32℃，1個月時間的熟成，以排除大部分殘余乙醇（失重20%～25%）。皂塊進一步打印，洗磨后即可包裝。工藝實例見表1 。

2.2一次注模成型法透明皂

一次注模成型法透明皂，配方以脂肪酸中和為基礎(chǔ)，將砂糖、甘油、山梨醇、丙二醇或其他聚醇類透明劑和水加熱熔融，注入模型內(nèi)冷卻凝固模壓制得成品。優(yōu)點是透明性好，皂化時間短，原料成品易控制，配方中無乙醇，一次注模成型，缺點是原料生產(chǎn)成本較高，對制皂技術(shù)要求高，生產(chǎn)過程控制較嚴格。工藝實例見表2。

表1　熟成法透明皂工藝實例

表2　一次注模成型法透明皂生產(chǎn)工藝實例

2.3氨基酸熔鑄法透明皂

氨基酸透明皂配方以椰油?；劝彼崛掖及吩頌榛A(chǔ)，添加丙二醇、甘油醇類透明劑與水加熱熔融，注入模型內(nèi)冷卻凝固模壓制得成品。優(yōu)點是透明性好，皂化時間短，成品易控制、配方無乙醇，一次注模成型，減少了可揮發(fā)性物質(zhì)的回收利用和乙醇帶入的不良氣味，并能減少香精的加入量，缺點是原料生產(chǎn)成本較高，生產(chǎn)過程控制較嚴格。工藝實例見表3。

表3　氨基酸熔鑄法透明皂生產(chǎn)工藝實例

3　原料與產(chǎn)品標準

3.1原料

油脂與脂肪酸的指標見表4。

表4　油脂與脂肪酸的指標

堿與其他指標見表5。有機堿與多元醇指標見表6。

3.2產(chǎn)品標準及檢測方法

熔鑄透明皂產(chǎn)品適用于碾制工藝、冷卻成型工藝生產(chǎn)的肥皂，涉及標準有輕工行業(yè)標準透明皂QB/T1913-2004、香皂QB/T2485-2008。主要內(nèi)容見表7、表8、表9。

表5　堿與其他指標

表6　有機堿與多元醇指標

表7　透明皂的物化性能指標[5]

表8　香皂的物化性能指標[6]

表9　其他檢測方法

3.3產(chǎn)品理化數(shù)據(jù)

上述3種代表性工藝的透明皂理化檢測數(shù)據(jù)見表10。

3.4產(chǎn)品的還原性

熔鑄透明皂，由于成皂的結(jié)晶類型較好，在使用中不損壞透明性，但較堅硬，難溶于水。產(chǎn)品還具有還原性能，完全溶解，冷卻成型后透明性能不變。產(chǎn)品密閉放入水浴或微波爐加熱，產(chǎn)品具有可塑性能，冷卻成型后透明性能不變。但在加熱過程中應(yīng)嚴格控制水分/溶劑的揮發(fā)，均勻受熱，注意容器的密閉性，否則會影響成皂的透明度。3種透明皂制造方法還原性比較見表11。

表10　透明皂理化檢測數(shù)據(jù)

表11　產(chǎn)品的還原性數(shù)據(jù)

4　結(jié)語

（1）熟成法、一次注模成型法、氨基酸熔鑄法這3種代表工藝涵蓋熔鑄透明皂的發(fā)展進程。產(chǎn)品的性能、理化數(shù)據(jù)及消費理念決定產(chǎn)品的發(fā)展。熟成法透明皂的制皂工藝，生產(chǎn)過程包括灌注、油脂皂化和添加到模具，然后切割，再老化，再老化時酒精被蒸發(fā)并回收再利用。

（2）早期肥皂成為透明皂的關(guān)鍵組分是乙醇，它扮演助水溶劑的角色。另外，添加的乙醇提高了肥皂的可溶性，防止肥皂溶液在冷卻過程中形成液體晶相。膠體理論為熔鑄透明皂的發(fā)展和創(chuàng)新提供了基礎(chǔ)，使肥皂溶液冷卻時，形成的是膠體結(jié)構(gòu)，由小的固體晶粒組成剛性的框架，各向同性溶液充滿間隙，或者替換成過冷的固體（一種玻璃狀態(tài)）里面分散著固體晶粒[7]。

（3）制作熔鑄透明皂的途徑包括使用高濃度的多元醇，例如甘油，丙二醇，各種糖以及三乙醇胺，提高皂的溶解性，防止在冷卻過程中形成液體晶相。與那些使用乙醇的方法相比較，不需要老化過程。

（4）必須采用高溶解性的表面活性劑，例如十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉，失水山梨醇油酸酯，壬基酚聚氧乙烯醚和椰油基羥乙基磺酸鈉，用來制作復(fù)合透明皂。使肥皂保持它們初始的結(jié)構(gòu)特性。

（5）透明皂一般的組成如下：35%～50%的皂（最小的不飽和度），30%～40%多元醇共混物以及15%～25%的水。但必須要具有一個最低程度的不飽和度的脂肪酸，以免在冷卻過程中形成液體晶相[8]。

[1] Cristiani，R.S.A Technical Treatise on Soapand Candles: Philadelphiaa，1881；p.423

[2] 肥皂生產(chǎn)工藝 [M].輕工業(yè)出版社，1988:165.

[3] 袁鶴吟.透明(半透明)皂的成型與生產(chǎn)方法[J].日用化學(xué)工業(yè)，2001(2):35.

[4] 劉夕陽.透明香皂的制備技術(shù)[J].日用化學(xué)工業(yè)，2001(4):50.

[5] QB/T1913-2004透明皂[S].

[6] QB/T2485-2008香皂[S].

[7] Hill，M.；T.Moaddel.In soap Structure and PhaseBehaviour，Ed.；SODEOPEC 2004，P73-95，AOCS Press.

[8] Teanoosh Moaddel1 and Michael l. Hill2 Transparent and Translucent Soaps 2008，P10，AOCS Press.

Shaping Mechanism and Production Process for Melt-cast Transparent Soap

Liu Weiyi
(Shanghai Soap Co., Ltd., Shanghai, 200331)

This paper presents the characteristics of melt-cast transparent soap in brief, and illuminates the inspection methods and shaping mechanism for transparent soap. It mainly focuses on production process and raw material ratio of transparent soap in relation with three methods: the ripening method, one-injection molding method and amino-acid melt-cast method. It introduces the quality standard and inspection methods for finished products and raw materials, putting forward that the method of melting-casting transparent soap is the direction of innovation and development.

transparent soap；melt-cast transparent soap；amino-acid melt-cast method；inspection methods；quality standard；shaping mechanism

TQ648.5

A

1672-2701（2016）10-29-06

劉偉毅先生，上海制皂有限公司副總工程師/研究中心主任；E-mail: liuwy1706@163.com。