SABÃO, ARTE E FILOSOFIA

domingo, 1 de abril de 2012

PROMESSA É DÍVIDA

Como eu prometi, passarei a postar um curso regular de saponificação (fabricação de sabões e sabonetes) através do Sabão-nosso-de- cada-dia.
Vou começar facilitando o acesso ao meu livro diretamente pelas postagens do Sabão-Nosso.., à medida em que eu vir a passar os vídeos-aula (futuras postagens) recomendo que se reportem a estas postagens para entender tecnicamente o que você irá aprender na prática.
Peço-lhes desculpas porque não consigo transferir os desenhos correspondentes às explicações, porém ainda assim é possível entender perfeitamente o que lhes passo.

Boa sorte.


Marcus Siviero

Sabão

Sabonete &

Cia



PREPARO E FABRICAÇÃO


Sabonetes, xampu, condicionadores, cremes, desodorantes, sabão em pó, em pasta, desengordurante, líquido e outros.


MARCUS SIVIERO
officinariun@gmail.com

– Editoração de iniciativa pessoal –



Edição elaborada e produzida pelo próprio Autor.



Esta publicação não admite reprodução sob qualquer aspecto ou forma, direitos reservados ao Autor, (Lei nº 5.988, de 14/12/73).

É permitido usar partes ou mesmo a íntegra desta obra, mas se pede que seja citada a fonte:

WWW.Sabão-nosso-de-cada-dia.com

Apresentação


Ao Leitor





A saponificação industrial foi, e é ainda, um dos maiores e mais sólidos braços da indústria química, tendo aproximadamente a idade da civilização humana. Exerce, ainda hoje, um fascínio quase “mágico” sobre os leigos no estudo da Química e mesmo profissionais do ramo. Enseja sonhos de sucesso com fórmulas segredadas e transmitidas de pai para filho por muitas gerações, cria possibilidades de obtenção de pedras polidas, opacas ou transparentes parecidas com as mais preciosas gemas trabalhadas, são acrescidas dos mais exóticos perfumes, lembrando flores das mais remotas regiões. Publicitariamente são, via de regra, comparadas às estrelas de um céu infinito ou vêm sempre às mãos de mulheres que só podem ser imaginadas em contos de fadas. Fala-se de uma atividade que possui a peculiaridade, raras vezes encontrada em outros setores empresariais, de “nascer” a partir de um “embrião” ou “casulo” industrial. Uma empresa de porte imensurável que pode surgir de um quintal. Apenas por analogia: – quem já ouviu falar de indústria petroquímica de “quintal”? ou siderúrgica na garagem de uma casa?

Queremos lembrar ainda, ao caro Leitor e interessado no ramo, tratar-se aqui de uma das raríssimas indústrias consideradas e entendidas como absolutamente não poluentes, podendo ser montada em qualquer lugar sem interferir com o meio ambiente.

Os gigantescos complexos de saponificação industrial, que a nível mundial chegam a gerar um número de empregos da ordem de sete dígitos, exibem, com orgulho, fotografias dos tachos e “panelões” onde seus patronos e pioneiros criaram suas primeiras partidas de sabão, conservam os lugares e ambientes fabris que originaram os atuais conglomerados mundiais como museus, mostrando como os “sonhadores” daquele tempo “lambiam” os dedos lambuzados de sabão para determinar o grau de neutralização do que produziam.

É esse, e não outro, o motivo deste ramo da Química ser conhecido por “Arte e Ciência”, onde a magia da imaginação e a capacidade de aplicar conhecimentos determinam, nessa atividade, o ritmo de crescimento, fornecendo aos consumidores o asseio e a higiene necessários à manutenção da saúde e, de vantagem, acaricia a deliciosa malícia da vaidade saudável, ressaltando e exaltando o belo, razão que por si só, é uma extraordinária mola propulsora desta indústria.

Esta obra é inteiramente dirigida ao pequeno produtor ou ainda, ao iniciante na Arte/Ciência da saponificação industrial. Não tem, este ensaio, a pretensão de ser um tratado, busca, no entanto, levar, ao Leitor, conhecimento técnico operacional ou seja, ser objetivo, coerente e prático, intenta realmente ser um manual, estar sempre à mão, ficar gasto e até melado por ser manuseado durante o processamento das partidas de materiais, ser chamado de “livrinho”, ser emprestado e não mais devolvido. Verdadeiramente, a expectativa do Autor é a simplicidade de consulta e o máximo de acerto na fabricação dos produtos.


                     O Autor
Sumário
Apresentação

Ao Leitor.............................. 5

Prefácio

Saponificação industrial............... 11

Capítulo I

Características físico-químicas dos sabões................................  17

Capítulo II

Funções técnicas e cálculo para processamento industrial..............  44

Capítulo III

Características comerciais dos sabões, tipos e cargas........................  55

Capítulo IV

Viabilidade econômica, industrialização 65

Capítulo V

Produzindo o sabão.................... 102

Capítulo VI

Pequeno receituário................... 125

Capítulo VII

Procedimentos analíticos.............. 133

Capítulo VIII

Sabão básico ou industrial............ 142

Capítulo IX

Materiais graxos...................... 161

Capítulo X

Derivação dos materiais graxos na indústria cosmética e de toucador..... 177


Saponificação industrial


Referências históricas sobre a origem do sabão1.

Pesquisando a origem do sabão, verifica-se que os povos anteriores à era cristã não o conheciam, somente mais tarde o homem passou a empregar sucos vegetais semelhantes ao sabão e a cinza de madeira. Além disso, logo se concluiu que a urina putrefaciente, em virtude do alto teor de carbonato de amônio2, possui uma ação detergente. Conheceu-se na Roma antiga os fulões, homens estes, com o direito de colocar em praças públicas e ruas, recipientes para coletar urina.

Somente em Plínio, o antigo, na sua “História Natural”, segundo a qual os antigos germanos seriam considerados os inventores do sabão. Segundo Plínio, esse produto era preparado a partir do sebo de cabras e cinza de madeira, não sendo, no entanto, usado como detergente e sim como ungüento para se tingir cabelos. Plínio refere-se ainda, a sabões moles e duros, donde se conclui que já se conhecia um processo para se transformar sabão de potássio “mole”, em sabão de sódio “duro”.

No primeiro século da nossa era, os romanos devem ter preparado sabão, pois se encontrou nas ruínas de Pompéia1, uma espécie de saboaria.

No início, provavelmente, só se misturou óleo e cinzas com água, sendo, a massa resultante, usada como pomada. Descobriu-se mais tarde, por acaso, que a pomada era mais eficiente quando se tratava primeiro a cinza com cal e só então se juntava a gordura.

O sabão foi mencionado pela primeira vez como detergente no século II, pelo médico Galeno, na sua obra “Simplicibus Medicaminibus”, pois a higiene é, na verdade, a cura de muitos males da pele sendo, então, o sabão, considerado um medicamento.

Um posterior desenvolvimento na preparação do sabão foi, simplesmente, desconhecido até o século XII, quando se encontrou em velhos documentos de corporações em Colônia e Magdeburgo2, segundo os quais a fabricação do sabão ficava sujeita às leis impostas por estas “corporações”.

No século XIV viríamos a saber, pela primeira vez, de organizações e/ou espécies de sindicatos de saboeiros datados de 1324 Augsburgo, em 1331 Viena, 1336 Praga, 1357 Nurenberg, 1384 Ulmo ou seja, quase toda a Germânia.

Em Veneza1, no século XV, depois em Savonna e Gênova2, predominava o comércio do sabão, com tal intensidade de captação de recursos que no ano de 1622, na Inglaterra, foi instituído o primeiro monopólio para a indústria saboeira, sendo logo taxada sua produção com elevados impostos.

Nos séculos passados, preparava-se sabão apenas através de pequenas fábricas, por processos extremamente primitivos. Esse estado de coisas chegou até Leblanc, inventor do processo de obtenção de hidróxido de sódio a partir do cloreto de sódio3, pelo método eletrolítico, o que veio proporcionar um material de alto grau de pureza, agilizando, dessa forma, a preparação do sabão de qualidade superior.

naquele tempo, porém, o saboeiro era, por tradição, logicamente conservador, o que dificultou, em princípio, a divulgação e utilização do novo produto, que, sendo mais puro, tornava tão diferente o modo de operar o processo de saponificação. Aos poucos, no entanto, o saboeiro habituou-se ao novo material, principalmente, porque se conseguia enormes quantidades desse e muito mais barato.

A isso, devemos acrescentar ainda, o grande impulso na importação de gorduras vegetais, destacando-se que a primeira vez que foi desdobrado em sabão, o óleo de coco, o foi na terceira década do século XIX.

As primeiras informações técnicas e científicas a respeito do sabão, nos foram transmitidas pelo químico francês Chevreul em 1824, foi ele quem, pela primeira vez, isolou das gorduras, os ácidos graxos e a glicerina.

Por outro lado, a indústria bélica veio trazer maior importância à saboaria, pois o único meio de se obter glicerina, à época, era por meio da saponificação que, ao desdobrar as gorduras em ácidos graxos que se ligam às bases alcalinas1 deixando livre o glicerol2 deixa, na lavagem final para depuração do sabão superior, como resíduo ou subproduto, a água “glicerinada” para posterior depuração.

O primeiro sabão em grão separado sobre preparação em pasta foi obtido por Grodhaus, em Darmstadt. Segue-se, então, o sabão de Eschwege3 em 1846, que foi propriamente descoberto ao acaso, quando se recuperava material falhado para pô-lo à venda, na mistura dos vários tipos de sabão recuperados eles adquiriam a aparência do mármore1, houve muita aceitação e, logo, este passou a ser produzido intencionalmente.

A partir do século XIX, assistiu-se a um grande salto na fabricação de sabões com a introdução, principalmente, das gorduras vegetais, como o óleo de amendoim, algodão, soja, oliva, gordura de coco e ainda, o uso do breu, primariamente, utilizado com a finalidade de reduzir significativamente os custos, dando de vantagem, a desodorização parcial dos fortes odores desagradáveis ainda presentes no produto àquela época.

No fim do século XIX o processo de refino e branqueamento das gorduras já vinha bem adiantado, o que possibilitava uma aparência de melhor qualidade e um produto mais eficiente, tornando patente que técnica e ciência aliadas a arte permitiam um gigantesco salto na industrialização do sabão.

Um fato porém, que levou aos extremos a capacidade industrial da época e que tornou obrigatório o desenvolvimento tecnológico nos equipos e maquinaria do ramo, foi a introdução do vapor em lugar do fogo direto na confecção do sabão, até a data, a única alternativa viável.
Os meios de segurança foram aperfeiçoados, os equipamentos totalmente transformados, dinamizaram-se todos os métodos de produção, substituíram-se as velhas formas por eficientes processos de transformação do produto liquido em altas temperaturas para lascas secas e prontas para tratamentos ulteriores em laminadores ou compressores contínuos e sucessivos sob efeito de alto vácuo, onde se obtém uniformidade, qualidade e aparência de mercado para o produto final.

Enormemente entravada por guerras e por falta de alimentos, o que limitou muito o fornecimento de gorduras, a indústria saboeira buscou sucedâneos e sintéticos, o que a levou a outros campos tornando impositivo um controle químico para a execução desses objetivos.

Assim, o velho artesanato,foi hoje transformado num dos mais importantes braços da indústria química, sendo o pequeno sabão, um cosmético fino, um detergente de grande poder ativo, um produto medicinal, um sabonete perfumado de toucador ou ainda, uma matéria-prima de extrema importância para hospitais, lavanderias, grandes centros industriais e comerciais, deixa ainda na sua sobra a glicerina, indiscutivelmente indispensável nos laboratórios farmacêuticos, na industria de explosivos para mineração e mesmo bélica. Aquelas “pedrinhas” geram muitos milhões de empregos em todo o mundo.

 Capítulo I

Características físico-químicas dos sabões

Esclarecimento: - Tem este trabalho, a direção objetivada à técnica industrial diretamente aplicada, no entanto, existe a necessidade implícita do conhecimento básico da matéria em pauta; para tanto, havemos, obrigatoriamente, que fazer contato com os dados científicos a ela relacionados, ainda que seja superficialmente e sem o caráter de profundidade teórica.

Dedicaremos este capítulo ao estudo dos materiais envolvidos e à compreensão dos fenômenos físicos e químicos que participam destas reações até a obtenção do produto final.

1.1          – Sabões: Características físicas principais.

O sal metálico de um ácido graxo de cadeia longa é um sabão, sendo o estearato de sódio (C17H35COO-Na+)1 o mais comum exemplar conhecido. O sabão é um eletrólito coloidal que em soluções a baixas concentrações se caracteriza por dispersar íons sódio e o ácido graxo correspondente do mesmo modo que ocorre a uma solução salina ordinária.

Com o aumento da concentração, conhecida pelo nome de “micela”, cresce a tendência desta em aglomerar-se esfericamente pela coesão uniformemente distribuída, formando “bolos”. A direção geral é o centro para a cadeia carbônica (apolar) e a superfície do esferóide para o grupo polar onde fica a ligação metálica.



Fig. 1 – Esquema imaginário

Essa micela tem as medidas de uma partícula coloidal, porém, apresenta carga, é por isso, um íon coloidal que traz presa à sua superfície uma grande quantidade de íons positivos, os chamados opostos, reduzindo, portanto, sua carga significativamente.

Pois bem, com o crescimento da concentração e conseqüentemente à formação da micela, observamos uma acentuada queda na condutividade elétrica por equivalente do eletrólito ou seja, uma mesma quantidade de sabão pode apresentar uma grande quantidade de íons isolados ou um número mínimo destes mesmos íons, e isso é a concentração quem determina. Temos, portanto, que para altas concentrações se observa baixa condutividade e para o oposto ocorre o inverso. Em sentido objetivo, temos que; em um recipiente contendo água com sabão em solução dispomos de um “condutor”, com uma pedra de sabão seca, no entanto, temos um isolante fraco.

A concentração de micelas leva também à redução da pressão osmótica1 da solução, assim é possível se obter o número médio de íons “saponato” na micela ou seja, o peso molecular médio.

A ação de um sabão tem relação direta e parcial com a capacidade deste em manter uma gordura em suspensão no seu meio físico (solução), parcial porque a gordura age de forma indireta na limpeza, pois quando o sabão retira uma partícula de gordura esta trás agregada a sujidade não gordurosa.

A capacidade de provocar emulsões é outro fator particular a ser observado. A mistura mecânica de água e óleo é um exemplo de emulsão, a energia consumida para se obter a emulsão é igual a energia de resistência da tensão interfacial da água e do óleo, estas forças sã apolares e elásticas, i. é, cedem, porém, retornam à origem ou seja, uma emulsão não é normalmente estável, para isso ela é dependente de outros fatores. O sabão é um agente ativo superficialmente, sua molécula é polar e apolar, tem volume concentrado em uma extremidade e afilamento em outra, isso é o suficiente para que esta sirva de “ponte” de ligação interfacial, a parte polar se “liga” à água e a parte apolar (cadeia carbônica) ao óleo reduzindo verticalmente a energia necessária à emulsificação, é esse o fato que esclarece o parágrafo anterior, o mecanismo está detalhado no item (1.4) deste capítulo.


Fig. 2 - Esquema teórico da polarização

1.2          – Características químicas dos sabões.

1.2.a – Lípidos ou lipídios:

Lípidos ou lipídios São nomes dados aos produtos naturais de origem animal ou vegetal onde predominam ésteres de ácidos graxos superiores, muito conhecidos pelos nomes de “óleo ou gordura”.

Os ésteres são produtos de ácidos mais álcool, assim, é possível conhecer o ácido original a ele ligado. Daí separa-se os lípidos em diversos grupos, a saber:

Glicéridos, céridos, fosfátidos e cerebrósidos.

Glicéridos:


Álcool ► Glicerina =    
                      
                             ou

                          C3H5(OH)3


                             
Ácido ► Ácidos graxos =
         Superiores       

                        (molécula com mais de 10 carbonos)

 
                 (fórmula geral de um éster constituinte de um glicérido)

Céridos:

Estes são conhecidos como ceras. Podem ser de origem vegetal ou animal.

As suas moléculas são constituídas de ácidos graxos e áloois superiores.

Existem porém, em menor quantidade que os glicéridos, deixa de ser interessante para a fabricação dos sabões, exceto como algum aditivo.

Fosfátidos:

Conhecidos como fosfolípidos, onde se encontra: - glicerina, ácido graxo, ácido fosfórico e amino-álcool.

Cerebrósidos:

Lípidos semelhantes aos fosfátidos cujas diferenças são: - no lugar da glicerina encontramos glicose, não possui ácido fosfórico.
1.2.b – Ácidos graxos superiores:

Características principais: - possuem mais de 10 carbonos na cadeia, sendo esta normal contendo ou não duplas ligações, são monocarboxílicos, possuem número impar de átomos de carbono.

Do ponto de vista físico eles são insolúveis na água e têm um elevado ponto de ebulição.

Os principais são:

Saturados:

Ácido láurico        C11H23 - COOH
Ácido mirístico      C13H27 – COOH
Ácido palmítico      C15H31 – COOH
Ácido esteárico      C17H35 – COOH
Ácido cerótico       C25H51 – COOH

Insaturados:

Ácido oleico         C17H33 – COOH
                     (uma dupla)

Ácido ricinoleico  C17H32OH – COOH
                     (uma dupla)

Ácido linolênico     C17H29 – COOH
                    (três duplas)

Ácido linoleico      C17H31 – COOH
                    (duas duplas)

Os glicéridos representam os óleos e as gorduras naturais e predominam:
Nas gorduras: - ésteres de glicerina mais ácido graxo saturado.

Nos óleos: - ésteres de glicerina mais ácido graxo insaturado.

Quando há interesse em se obter de um óleo, uma gordura basta, para tanto, saturar a cadeia carbônica, coisa que veremos à frente como se faz.

Assim, se processa hidrogenando cataliticamente (H2/Ni) o óleo (um exemplo muito comum é a margarina).

Alguns óleos e gorduras naturais são:

Óleos: - óleo de amendoim, de oliva, de soja, de algodão, de rícino, de linhaça, de milho, etc...

Gorduras: - toucinho, sebo, manteiga, gordura de coco, de palmiste, etc...

1.3           – Propriedades dos glicéridos.

1.3.a – Saponificação:

Trata-se da reação dos glicéridos com carbonatos ou hidróxidos metálicos, os mais comuns são os de sódio e potássio. Com isso se obtém sabão.

Um glicérido reage com uma base alcalina produzindo glicerina e sais de ácidos graxo superiores.
O sabão é a mistura desses sais.

Um exemplo:

Tripalmitato de glicerina + hidróxido de sódio



Tripalmitina  +   Sódio  =   Glicerina + sabão

Glicérido     +   Base   =   Glicerina + sabão

Numa reação com NaOH (hidróxido de sódio) obtêm-se sabões duros ou sólidos, onde se emprega KOH (hidróxido de potássio) obtêm-se sabões moles ou pastosos.

1.3.b – Índice de saponificação (I.S.).

Para se determinar certas características de um óleo ou gordura, deve-se submetê-lo a processos analíticos dos quais resultam alguns “índices”. Um desses resultados é o índice de saponificação (I.S.).

O índice de saponificação (I.S.), é o número de miligramas de hidróxido de potássio (KOH) que são necessários para saponificar completamente um grama de óleo ou gordura.

O procedimento indicado passa pelo cálculo estequiométrico como segue:


Triestearina      Hidróxido de potássio
(P.M.790g)         (P.M. 56g)



Portanto:

P.M.2…………………………P.M.1 X 1000a X a
1g…………………………………I.S.            ----



-----► I.S. = 1 X P.M.1 X 1000a x a
                    P.M.2  



onde:



P.M.1 = Peso molecular do KOH

P.M.2 = Peso molecular do óleo

1000a = Índice p/ obter resultado em miligramas

a = Número de moléculas de KOH

I.S. = Índice de saponificação

Exemplificando:


790g        56g X 1000 X 3
1g              I.S.      --------



--------► 1g X 56g X 1000 X 3  = I.S.
                 790g


Portanto: I.S. = 212,7

Deve-se observar que quanto maior o peso molecular do glicérido menor será o seu índice de saponificação.

1.3.c – Índice de iodo (I.I.):

O índice de iodo (I.I.) é o número de gramas de iodo (I2) capaz de reagir rompendo as duplas ligações em 100g de óleo ou gordura.


                 |    |
C = C + I – I -----► - C – C -
                       |   |
                       I - I


O iodo substitui o hidrogênio assim, um alto índice de iodo denuncia um óleo e não uma gordura.

O índice de iodo avalia o grau de insaturação do óleo ou gordura.
É, portanto, claro que o índice de iodo é bastante baixo nas gorduras e ocorre o inverso para os óleos.

Quanto mais ligações duplas na cadeia molecular, maior será o índice de iodo.

1.3.d – Rancificação:

Trata-se de uma série de reações complexas que se efetuam em presença do oxigênio (O2) do ar catalisadas por bactérias da atmosfera. Uma característica desta reação é o odor desagradável de ranço. Os óleos, por causa das duplas ligações, são mais facilmente rancificados que as gorduras.

1.4           – Sabões: mecanismos e argumentos.

Como já se verificou, os sabões são ligações de sais de ácidos graxos superiores e uma base alcalina.

São chamados de sabões “duros” os que possuem sódio na molécula.

Exemplificando:

      Estearato de sódio

Como age um sabão:

A molécula de um desses compostos é como um alfinete meio defeituoso. Ela possui uma parte apolar que é capaz de “espetar” num lipídio, possui em outra extremidade uma parte polar que pode interagir (hidrólise) na água.

Aspecto imaginário:

          COO-
Na+ -

Fig. 3 – Molécula de dupla polaridade

Uma sujidade geralmente é um lipídio (gordura ou óleo), às vezes, um hidrocarboneto (óleo mineral), que também são emulsionáveis em maior ou menor grau ou ainda, outras partículas que impregnam o que deve ser lavado são argilosas e totalmente filtráveis ou sais solúveis em água. Logo, é fácil observar que a ação detergente de um sabão tem como atuar no meio a ser tratado, vejamos; - quando falamos em um lípido ou mesmo de um hidrocarboneto estes trazem em suspensão própria, inúmeros tipos de partículas e micro organismos, quando a molécula de sabão entra em contato com estes materiais acaba agindo semelhantemente a uma “bóia” com ganchos ou alfinetes “espetando” a sujeira com o “alfinete” apolar e mantendo a “bóia” polar na água, as inúmeras “bóias” mantém a partícula em suspensão na água que quando escorre leva consigo todo o material suspenso deixando o que foi lavado, apenas molhado.

Visualização:



Fig. 4 – Partícula em suspensão
mantida por várias “bóias espetadas”

É esse mecanismo de limpeza que recebe o nome de “ação detergente”.

O sabão comum foi o primeiro detergente fabricado pelo homem e é, ainda hoje, o mais difundido e barato, além de ser absolutamente inofensivo à natureza, pois é naturalmente biodegradável.

Há hoje também, os detergentes artificiais, denominados “tensoativos”, pois estes baixam a tensão superficial da água.

Os mais conhecidos pertencem ou possuem o grupo –SO3Na (sulfonato de sódio).

Desse grupo, o mais comum é o p-dodecil-benzeno sulfonato de sódio e a sua fórmula é: C12H35 SO3Na

1.5           – A formação dos sabões:

Os sabões formam-se com mais de uma base, para tanto, é conveniente se ter contato com as mais comuns.

A montagem de um saponato segue conforme a equação:

Saponato de potássio

R.COOH  +  KOH ------► R.COOK  +  H2O
ác. graxo   potassa       sabão de pot.  água


Saponato de sódio

R.COOH  +  NaOH -----► R.COONa  +  H2O
ác. graxo   H. sódio      sabão de sódio  água

O mesmo que a anterior, porém, com carbonato de sódio em lugar do hidróxido.

R.COOH + Na2CO3 ----► 2R.COONa + H2O + CO2
ác.graxo  c. sódio     s.de sódio  água gás c.

Nota-se a água presente em todas as reações com saldo destas.

Como se vê nos exemplos acima, todas as fórmulas partem de ácidos graxos, na prática porém, para se chegar a um ácido graxo deve-se separa-lo da glicerina que é seu meio de origem.

As gorduras não se encontram puras sob a forma de ácidos graxos como já sabemos, torna-se portanto, necessário que se desdobrem estas em ácidos graxos e glicerina e um dos vários processos para esse fim é a própria saponificação completa dessas gorduras ou óleos.

Assim, teremos a transformação e desdobramento segundo a ordem que se segue na equação:

(R.COO)3C3H5 + 3NaOH ----► 3R.COONa + C3H5(OH)3
éster á. gr.   Soda       s. Sodio  glicerina

Sob a influencia de um catalisador mecânico, calor, pressão, etc.., essa reação se processa em grande velocidade convertendo-se em saponato de sódio e liberando a glicerina, ficando esta em solução na água de formação do sabão.

Esse tipo de desdobramento, hoje em dia, é pouco ou nada praticado. Existem outros métodos desde há muito tempo conhecidos. Estudaremos alguns abaixo:

1.5.a – processo de Milly – 1831:

Deve-se processa-lo em autoclave1 protegida, igualmente, da corrosão em altas temperaturas, no seu interior que deve conter, no máximo, a metade da sua capacidade de conteúdo, os materiais a serem desdobrados, mistura-se pó de zinco ou óxido de zinco ou ainda, os dois ao um só tempo, como agentes de desdobramento (catalisadores), na proporção de 0,5% a 1,0% da gordura. Enquanto se consegue um desdobramento mais eficiente com o óxido de zinco, chega-se a ácidos mais límpidos e claros com o pó de zinco puro. É a provável formação de hidrogênio na elevada temperatura de desdobramento que oferece proteção à massa de material, quando se utiliza pó de zinco finamente dispersado no material, inibindo naturalmente a oxidação.

Vale para o processo de desdobramento, a lei da ação das massas ou seja, a velocidade da reação é diretamente proporcional à formação de glicerina na caldeira. Esclarecendo ainda, temos que: - quanto maior for o volume de glicerina já isolada, maior será a dificuldade de isolar a que resta ligada ao ácido, chegando a parar o processo quando ocorrer o equilíbrio que é determinado pela lei da ação das massas1.

A obtenção de material de qualidade superior e muito claro exige gorduras bem filtradas e trabalho intensivo sob vácuo, vapor indireto e temperatura elevada, agitadores rápidos e enérgicos que “abracem” grandes volumes por rotação tornam o processo mais eficiente. Fator de extrema importância é a observação do tempo de duração do tratamento, pois a exposição prolongada ao calor provoca a degeneração dos materiais e acarreta elevadas perdas sem possibilidade de recuperação, além, é claro, do alto risco de explosão do sistema.

1.5.b – Desdobramento ácido:

É feito a seco com ácido sulfúrico de 66° Bé1 na proporção de 4% a 6%, sendo posteriormente, o material, fervido com água de modo a se dispor de água glicerinada com ácido sulfúrico, o óleo agora tingido de preto devido a carbonização das partículas albuminóides, deve ser lavado com vapor seco (250/300°C) pelo processo de destilação.

Os equipamentos por onde se processa tal operação devem, obrigatoriamente, serem inoxidáveis.

1.5.c – Desdobramento de twitchell:

Segundo o seu inventor Ernest twitchell é ele aprimoramento do desdobramento ácido, sendo este dividido em duas fases: uma depuração prévia e o desdobramento. Sendo ainda, um processo bastante zeloso e também demorado, pouco acrescentando ao anterior.

1.5.d – Processo fermentativo:

O princípio desse método consiste em uma mistura de sementes oleaginosas destacando-se a de mamona (rícino), obtém-se desse modo um desdobramento hidrolítico por efeito de fermentação catalisado por bactérias anaeróbicas, sendo que, apesar de simples, trata-se de processo bastante limitado pela temperatura que deve situar-se entre 25°C e 35°C, o que dificulta o trabalho com muitos tipos de gordura, principalmente as completamente ou quase saturadas. Salienta-se ainda, o fato de que tal método acarreta um grande acréscimo de ácidos graxos livres no produto final o que degrada a qualidade do resultado.

1.5.e – Processo de Krebitz:

Obtido pela saponificação com 3CA(OH)2, hidróxido de cálcio (cal viva), esta, depois de terminada, deve ser lavada com água fervente em molho de 24 horas por duas ou três vezes. Na água recolhida fica a glicerina.

1.5.f – Processo sugerido pelo autor:

Partindo-se de gordura neutra e bem filtrada na caldeira (que pode e deve ser aberta), adiciona-se água em igual volume e temperatura (85°C a 95°C), provoca-se, então, a emulsão artificial entre a gordura e a água, isso se consegue facilmente com um emulsionante (p. ex. nonil-fenol óxido de etileno a 9,5 moléculas) muito comum no mercado, na proporção de 1% a 1,5% do total de óleo, coloca-se o pó de zinco (melhor do que o óxido), na proporção de 0,5% a 1% do óleo. A mistura deve ser processada através de um reciclador de alta pressão de trabalho e isso é facilmente proporcionado por uma bomba centrífuga de vários estágios ou melhor, uma “bomba homogeinizadora”, também se presta ao mesmo fim uma bomba de rotor aberto com a saída estrangulada para aumentar a pressão do sistema. Dessa forma se obtém altíssimas pressões sem nenhum risco (desde que, é claro, a tubulação seja compatível) e grande velocidade de produção, reduzindo a minutos o que se fazia em horas e mesmo dias, restringindo a preocupação com matérias inoxidáveis à tubulação e bomba (alguns detalhes de um reciclador à frente). Nesse processo, a glicerina pode ser diretamente destilada por arraste sob vácuo intenso ou por congelamento e cristalização do produto aproveitável.

Observação importante:

O parágrafo acima é resultado de ensaios empíricos laboratoriais, não sendo o relato, conclusão de produção a níveis industriais.

Cabe ainda, informar que na saponificação contínua processada diretamente com gordura integral, na passagem do produto acabado e, ainda líquido e quente, pode-se extrair por arraste sob vácuo intenso, a glicerina. Isso se processa por meio de “spray” que reduz o material sólido a micro partículas e a glicerina em vapor lacrimejante.

1.6           – Propriedades dos sabões:

Os principais componentes de uma gordura ou óleo ou seja, um éster, são os ácidos graxos superiores e um álcool. Isolando o álcool, temos por ordem aproximada de importância os seguintes ácidos:

Os principais e constantes em todas as gorduras vegetais ou animais são:

·         1 – ácido oléico
·         2 – ácido esteárico
·         3 – ácido palmítico

Os secundários em constância e com variação de propriedades temos, ainda que fora de ordem:

·         1 – ácido láurico
·         2 – ácido mirístico
·         3 – ácido ricinoleico
·         4 – ácido linoleico
·         5 – ácido linolênico
·         6 – ácido clupanodônico
·         E muitos outros ainda de variadas importâncias.

Do ponto de vista técnico só importam para a fabricação de sabões os ácidos que contenham de 7 a 18 átomos de carbono, os que se situam abaixo ou acima desses valores não entram em cogitação.

A partir dessas informações, estudaremos algumas propriedades comuns aos sabões, referidos estes últimos, aos conhecidos de mercado e não tecnicamente.
1.6.a – Solubilidade:

Em álcool; total, pois as gorduras são solúveis neste e as bases idem, portanto, pela lógica, o álcool vem a ser um solvente dos sabões. Em hidrocarbonetos no geral os sabões são insolúveis, total ou parcialmente, nesse último caso em quantidades quase imperceptíveis.

Em água.., bem, isso deve ser discutido, pois é justamente neste detalhe que residem os vários motivos para a utilização dos sabões.

Separando os sabões pelo seu conteúdo, temos que, os de potássio e de ácidos graxos não saturados são mais solúveis que os de sódio e ácidos graxos saturados; daí os nomes sabão mole (potássio) e sabão duro (sódio).

Os sabões isentos de água são muito higroscópicos, i. é, absorvem água do meio em que se encontram, do ar p.ex., os de oleato de potássio, chegam a retirar do ar umidade equivalente a 160% do seu peso, os de estearato de potássio até 30%, enquanto que o oleato de sódio chega, no máximo a 12%. O sódio, portanto, produz sabões menos higroscópicos do que o potássio.

A água quente torna a solução de sabão límpida e transparente, enquanto que fria torna essa mesma solução turva. Na dissolução observa-se, inicialmente, um amolecimento ou intumescimento. No início do processo verifica-se que os sabões de ácidos graxos não saturados já dão soluções límpidas, enquanto que os saturados só chegam a isso em vias da ebulição.

O sabão em solução aquosa está sujeito a hidrólise e, nesse caso, ele separa-se em ácido graxo e álcali livre. O ácido graxo livre, porém, combina-se, imediatamente, com o sabão não decomposto a saponato ácido de sódio, comportando-se como os sais alcalinos de ácidos fracos. Observa-se, então, a seguinte reação:

RNA + HOH = NaOH + RH -----► RH = RNA = RNaRH,

onde (R) é o radical do ácido graxo.

O sabão ácido é insolúvel em água fria, portanto, um sabão deve turvar-se ao esfriar, é óbvio, pois o sabão contaminado pelo material hidrolizado apresenta as características do sabão ácido. Porém, a adição de álcali livre ou álcool inibe ou até interrompe a hidrólise, sabendo-se que o espumejar de uma solução de sabão consiste em se ter sabão dissolvido em presença de ácido graxo livre ou seja, um sabão ácido; interrompendo essa dissociação, ela não espumará, uma solução alcoólica de sabão não espuma.

Temos também, que os ácidos caprônico, caprílico, nonílico e ricinólico não espumam, no entanto, adicionando-se a esses sabões, um ácido graxo livre teremos espuma em abundância. Fica, portanto, demonstrado que não é necessário soda livre para um sabão espumar e, ainda, que a espuma é um fenômeno físico e não químico, pois o sabão tende a formar membranas que se dilatam e se mantêm e, por isso, encontramos estabilidade na permanência da espuma numa solução.

Concentrando o sabão, este se contrai a uma geléia com tendências esféricas (ver1.1,cap.I), bem espessa e dura, gelatiniza-se retendo grande volume de água em seu corpo sólido, e, na verdade, é mesmo muito difícil de se eliminar essa água mesmo a temperaturas acima dos 100°C. Essa “geléia” quando cortada não é homogênea, nota-se, nitidamente, num fundo claro veios mais claros e perolados, aqui o saboeiro fala de grão ou de fluxo.

A capacidade de gelatinização do sabão é uma das características dos colóides (ver1.1,cap.I). Outro aspecto digno de nota é o comportamento do sabão em relação ao sal na solução, o sabão forma uma solução coloidal do tipo gel com dispersão em fase contínua, isso significa um estado de equilíbrio energético no meio físico atuante. Por ser solução do tipo gel, a micela é envolvida por camadas de água caracterizando um agregado estrutural próprio das gelatinas. A adição de sal na solução faz desequilibrar esse estado de energia atuante entre as fases, ele desfaz a relação interfacial das macro-moléculas em repouso (sabão/água), o sal age “roubando” a água, formando uma fase diferente e definida com peso específico maior que a da micela original, obrigando esta a flutuar e, por coesão, aglomerar-se num único núcleo que se ajusta esfericamente por força da distribuição gravitacional uniforme no meio líquido. A diferença de potencial elétrico interfacial garante a estabilidade das fases separadas, inclusive da glicerina, pois esta é totalmente polar e solubiliza completamente sem traços de separação na água, mesmo salgada. Assim, se observam no sistema em evidência duas fases; a da micela se concentrando em contrações contínuas e bem definidas em direção ao centro e a da água com o sal e a glicerina em solução nas bordas da caldeira. A glicerina, por sua vez, dissemina-se tão fortemente incorporando-se à água, que se o sal vier a saturar no meio líquido, acabará por depositar-se no fundo sem abrir as fases água/glicerina como fossem estas, uma única fase. O motivo de a micela estar dissociada em bloco da solução leva a última a agir como um sal graxo, formando camadas ao tato (película engordurada) e, logicamente, não fazendo espuma por falta de plasticidade do meio, o que impede a formação de membranas resistentes e estáveis (espuma).

As gorduras chamadas de “grão”, i. é, com índice de saponificação (I.S.) até 200 suportam uma concentração salina próxima de 6° Bé, acima desse valor o equilíbrio se rompe e a solução precipita. Já no caso das gorduras de “pasta”, i. é, com (I.S.) até 260 resistem a concentrações que atingem valores da ordem de 23° Bé (ponto de saturação na água).

As concentrações-limite são, conforme tabela:

Eletrólito
Sabão de coco    (I.S.254)
S.de palmiste (I.S.248)
S. sebo (I.S.)
NaOH
KOH
NaCl
19,10%
26,70%
24,00%
14,20%
19,80%
20,10%
5,10%
7,20%
5,40%


Notar que as soluções alcalinas agem analogamente à solução de sal, porém, em concentrações diferentes para os limites.

1.7 – Classificação industrial dos sabões:

·         a) Sabões em paste, onde se dá uma solidificação de toda a massa do material contido no recipiente. Entre estes estão os sabões preparados a frio com gorduras de pasta ou não.

·         b) Sabões de semigrão, onde se dá a concentração de lixívia limite apenas quando a pasta já se encontra em fase de solidificação.

·         c) Sabões de grão, cuja definição geral é a seguinte:

·         - São todos os sabões preparados por processo de cozimento das gorduras ou ácidos graxos sólidos ou líquidos, que sejam separados das lixívias por sais tecnicamente limpos e contendo no mínimo 60% de ácidos graxos. Entre estes podemos incluir os sabões preparados a partir dos ácidos graxos puros, que são produzidos por empaste por não haver necessidade de separação de glicerina pelo processo de salinização.


1  –  Versado da tradução de Carlos Burger Júnior da 3ª edição alemã de “Die Seifenfabrikatio” de Dr. Karl Braun, revista por Theodor Klug e publicada por Walter de Gruyter & Co., Berlim, 1953.
2 – A amônia já era conhecida pelos gregos,  romanos e persas – do Latim – “Ammoniacu” e do grego  “Ammoniakón” , “sal do país de Amon” –
1 –  Cidade da antiga Roma soterrada por uma erupção vulcânica do Vesúvio no ano de 79, juntamente com Herculano e Estábia.
2  – Cidades da Alemanha.
1 – Cidade do norte da Itália, Mar Adriático – Golfo de Veneza –.
2 – Cidades vizinhas no norte da Itália, Mar da Ligúria.
3 – Sal de cozinha.
1 – Hidróxido de sódio, de potássio, etc...
2 – Glicerina (termo técnico, álcool propanotriol)
3 – N. A. – Provavelmente nome derivado do Mineralogista Alemão
Wilhelm Ludwig von Eschwege, por sua aparência com pedras.
1 – No Brasil é conhecido por “sabão marmorizado”.
1 – (C17H35COO-Na+), fórmula química de um sabão.
1 – Processo de filtragem de solvente em membrana fechada ao soluto.
1 –  Caldeira resistente á altas pressões.
1 – É uma questão de compensação de potencial e cinética, pois quando a energia cinética é limitada pela pressão a energia potencial restante não age mais.
1 – Graus Baumé, lidos em um areômetro de Baumé. (densímetro com escala própria)


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15 comentários:

  1. Muito interessante. Ana Maria

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  2. Excelente, um trabalho completo destinado ao bom conhecimento para os saboeiros.
    Técnicas e conhecimento científico.
    Wagner

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  3. Por favor, preciso preparar Oleato de Sódio ou Potássio a 5% apartir do Ácido Oleico. Você pode me enviar o procedimento?

    email: rogerio2278@yahoo.com.br

    Att

    Rogério

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  4. boa noite Sr Marcus!
    gostaria de receber o livro em PDF, já que não consegui baixar do link. Voce poderia me enviar por email, por gentileza?
    muito obrigado e parabens pela sua disponibilidade e atencao com cada um de nos que o consultamos!
    ptfontoura@live.com

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  5. Também gostaria de receber por e-mail... o link não esta funcionando - brunoaoliveira@bol.com.br

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  6. bom dia.
    o link do livro ja nao esta ativo. pode enviar por mail?
    hdiogo88@gmail.com

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  7. Sr Marcus, igual aos outros participantes acima, eu também não consegui baixar o livro.
    Seria possível o senhor me enviar em PDF?
    flordeliz@hotmail.com

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  8. Maravilhoso,vai mim ajudar muito
    Obrigado,Deus lhe abençoe
    lucicosta1936@hotmail.com

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  9. Olá!
    Muito interessante as informações!! Professor, temos dificuldade em comprar a soda cáustica, pois precisa da autorização da polícia federal para a produção do nosso próprio noodles. Mas se adquirirmos o noodles pronto, temos algumas dúvidas: 1-já existe noodles triturado ou temos que tritura-lo, 2-que máquina pode triturar o noodles?, 3- qual a quantidade de glicerina ou sorbitol temos que acrescentar no processo de fabricação do sabonete?, 4- qual a quantidade de essência?, 5- è necessário acrescentar o laurel para fazer bastante espuma? Aguardo seu retorno, grande abraço, Clarissa
    e-mail:clarissa.coletto@yahoo.com.br

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  10. Solicito cópia do seu livro sobre saboaria.... pelo email andreluizborges6@gmail.com . Gratidão!!!

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  11. Este comentário foi removido pelo autor.

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  12. Olá, Sr. Marcus,

    Gostaria que disponibilizasse o livro para mim: mfpa@rocketmail.com
    Forte abraço!

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  13. Gostaria que mandasse em PDF pelo meu e-mail viniciusaraujooros@gmail.com

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  14. Olá Marcus...Parabéns pelo seu trabalho..Estou estudando para montar minha saboaria, gostaria de receber por e-mail tec_ncb@yahoo.com.br o livro em Pdf, pois não consegui acessar... Gratidão!

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  15. Olá Marcus...Parabéns pelo seu trabalho..Estou estudando para montar minha saboaria, gostaria de receber por e-mail tec_ncb@yahoo.com.br o livro em Pdf, pois não consegui acessar... Gratidão!

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