CAPÍTULO VIII - SABÃO FUNDAMENTAL

Capítulo VIII

Sabão básico ou industrial

Definição: Os sais dos ácidos graxos superiores ligados a uma base alcalina são, por definição, um sabão.Isso implica obrigatoriamente na separação da glicerina anteriormente ligada ao ácido graxo. Teremos, então:

Glicérido + álcali = sabão básico + glicerina     (cap.I)

Na indústria, porém, o conceito de sabão básico é de ordem prática: vai de encontro a um material produzido originalmente com a finalidade de derivação conforme interesses técnicos, econômicos ou outros. Deve, portanto, ter características definidas, uniformes e constantes: definidas para garantir a produção, uniformes para garantir a padronização e constantes para garantir a qualidade. A partir dessas informações iremos comentar as variáveis técnicas, práticas e econômicas do produto, processos industriais contínuos ou de partidas (lotes), automação e mão-de-obra.

Como sabemos, as gorduras ou óleos são glicéridos, i. é, o radical graxo está ligado à glicerina. Quando provocamos a saponificação, esta se separa e fica em suspensão dissolvida na água restante da reação. Podemos salinizar (lavar com salmoura) na caldeira a massa total, eliminando assim, o máximo possível da glicerina disponível, deixando o sabão formado, praticamente puro. Esse método porém, quase não é mais utilizado, sendo preferível praticar o desdobramento dos ácidos graxos previamente (cap.I) obtendo-se produtos superiores e com maior facilidade. Os ácidos graxos obtidos têm maior índice de neutralização e limpeza (conseqüência do tratamento) e é prático saponificar os ácidos graxos com lixívias fortes (39ºBé ou +). Em seguida, seca-se o produto obtido nas colunas de vácuo, simples e rápido, o produto sai tecnicamente perfeito.

O interesse econômico crescente pela glicerina torna esta prática constante pelas grandes usinas, com tanques de desdobramento com capacidade acima de 100 toneladas, saponificando até 20 toneladas/hora em período integral.

Entretanto, em escalas modestas de produção, ainda porque a glicerina contida no produto acabado com fins de toucador proporciona qualidade incomparavelmente superior, conferindo ao produto um maior valor de mercado, compensando, assim, a desvantagem econômica que se nota. Para produzir sem desdobrar, é muito importante dar toda a atenção à qualidade da gordura, qualquer delas serve, o sebo bovino porém, é usado quase exclusivamente, deve-se proceder às análises prévias(cap.VII) para que a saponificação transcorra sem “ tropeços” e a qualidade final seja impecável. O método mais comumente empregado e muito prático é o de empaste a quente com lixívias de médias a altas (25 a 38 Bé ou +), quando se completa a neutralização e com o material ainda quente, pode-se secar em vácuo moderado para não destilar a glicerina.

Existem vários métodos experimentais onde o sabão básico é produzido continuamente, muitos já foram praticados mesmo antes da II Grande Guerra, obtendo êxito completo desde a saponificação até a retirada da glicerina através de alto vácuo produzidos em torres de destilação e arraste em câmaras de condensação barométrica, no entanto, esses métodos não se propagaram industrialmente devido a limitação tecnológica da época, custo muito baixo da mão-de-obra e, principalmente, a falta de divulgação, por motivos óbvios, logicamente. Devemos considerar que para um complexo industrial já instalado, torna-se difícil investir maciçamente em sistemas inovadores e ainda pouco previsíveis. Devido a estes fatores, nós percorremos o tempo e ainda hoje esses processos são raros na prática, entretanto, a níveis oficinais existem, sistemas altamente produtivos e eficientes para saponificação, desdobramento e refino das gorduras. As pessoas ligadas ao ramo, vez por outra, deparam-se com tais métodos, ou mesmo os criam ou aperfeiçoam os já existentes.

Obtido o sabão técnico, este deve ser transformado em industrial ou básico. Esta fase é, de fato, a de maior custo imobilizado (equipamento). Inicialmente o produto é bombeado (ver esquema às págs.146 e 147) para uma câmara de vácuo onde instantaneamente elimina o excesso de água, para um compressor aonde, progressivamente, vai sendo esmagado contra as paredes deste até ser expelido por uma peneira com raspadores, afixada à boca de saída do equipamento. No processo conhecido como extrusão, cai sobre um segundo e até um terceiro compressor, sendo que o último contém um cone com temperatura controlada e cortes desenhados para obtenção de barra com perfis variados, sendo esta secionada em tamanhos definidos por cortadores automáticos. Algumas empresas vendem o material apenas processado pelas peneiras de compressão, conhecido comercialmente pelo nome de “nudos” de sabão, um produto muito versátil para as indústrias do ramo de menor porte.

Processo de acabamento do sabão

Fig.19 – Da fase líquida ao empacotamento

Processo de secagem contínua

Fig.20 – Bombeamento da fase de saponificação à secagem e extrusão

Sabonetes de toucador

O sabão básico é o ponto de partida para a fabricação dos sabonetes, que são, na prática, o resultado da preparação desta matéria-prima.

Primeiramente, devemos colorir o material, para isso é, extremamente importante, que ele esteja puro, sem cor residual ou seja, um branco neve ou, no máximo, levemente acinzentado pérola, disso depende a qualidade dos tons desejados. O procedimento é colocar o material em um misturador (tipo sigma ou rotativo com braço mecânico), sobre este se coloca a quantidade de corante desejada, preferencialmente em pasta, deixa-se o equipamento ligado até se perceber o envolvimento uniforme da cor na massa, deve-se, então, passa-lo por um laminador (calandra), de 3,4 ou 5 rolos (quanto maior o número de passagens, melhor a homogeneização obtida). Os equipamentos de vários rolos possibilitam muitas passagens de uma só vez, tornando o processo eficaz e econômico. É comum se aproveitar a laminação para se inserir aditivos que não sejam voláteis (pós ou pastas medicamentosas, se for o caso, entre outros). Não se deve colocar nesta fase nenhum tipo de perfume, pois as lâminas formadas são muito finas e de grande superfície e ainda relativamente quentes, mesmo com o controle da temperatura provocariam uma evaporação maciça destes. A perfumação é aconselhável que se faça com o produto novamente no misturador, com este ligado até a secagem aparente, passa-se então o material para os compressores (extrusão) com as peneiras para formar os nudos (espaguetes). Está então, o processo concluído, ficando o produto em condições de ser transformado em barra, sendo esta cortada e estampada na forma desejada em prensas de pedal ou pastilhadeiras automáticas, isso quem determina, normalmente, é o volume da produção.

Nas grandes fábricas, o processo é executado seqüencialmente (linear), passando o sabão ainda líquido desde a câmara de vácuo até a ponta da última compressora recebendo os componentes (corantes, perfumes, aditivos,etc) na linha de produção, conforme o estágio de conveniência, saindo a barra com corte automático, acondicionamento ambiental, estampagem, encaixotadoras, palletização e transporte para o mercado consumidor, isso tudo numa velocidade espantosa.

Duas receitas para sabão básico

Com ácidos graxos

A receita é muito simples, conta mais a capacidade do equipamento, que deve manter a massa móvel, sendo necessário para este fim, calor suficiente e uniforme no encamisamento durante toda a operação. Contando também com batedores robustos e bem distribuídos no tanque.

Para cada 100Kg de ácidos graxos de sebo bovino (I.S.205), são consumidos 45Kg de lixívia de hidróxido de sódio de 38ºBé. Com o equipamento ligado injetar lentamente a soda até a neutralização completa, efetuar uma leitura de pH, que deverá estar entre 10,5 e 11 em uma solução a 1% em água destilada a 25ºC, bombeia-se então para o acabamento.

Com gordura integral

As mesmas observações anteriores valem aqui.

Para cada 100 Kg de sebo bovino (I.S.192), são consumidos 42,2 Kg de lixívia de hidróxido de sódio de  38º Bé. Proceder do mesmo modo que na receita anterior.

A estes casos é plenamente viável a aplicação do sistema de reciclagem, cuidando para que o tipo de bomba e tubulações sejam  adequados, pois de outro modo o processo é impraticável (reciclador, pág.151).

Processo de reciclagem

Fig.21 – Sistema econômico para batimento e mistura de materiais líquidos e viscosos

O sabonete transparente

Produto considerado pela grande maioria dos especialistas, como sendo uma “obra-prima” na arte da saponificação, a sua elaboração requer os mesmos quesitos que são dispensados aos vinhos nobres, procura-se constantemente deixá-lo o mais parecido possível a uma gema lapidada. A sua perfumação obedece a critérios que uma classe consumidora requintada exige. Os fabricantes costumam segredar receitas particulares e peculiares por tradição. Conseguiu-se assim, a conquista de uma faixa de mercado com características próprias e padrão elevado, tornando compensador produzir este matéria.

Seria pura retórica retomar aqui as recomendações quanto a qualidade das gorduras e à atenção dedicada a elas no que se refere ao tratamento, portanto vamos à confecção deste tipo de sabão básico.

Transparência: segredo ou técnica?

Devemos, primeiramente, nos reportar ao fato de que, quimicamente, o sabão é um produto definido, ou seja, um sal, não havendo, portanto, reação que altere este estado de coisas, a não ser a obtenção de outros materiais. Obviamente, nos restam, exclusivamente, alternativas físicas para nos explicar sobre a transparência ou não de um sabão. Para melhor compreender o fenômeno é necessário, antes de tudo, organizar, elencando em ordem, as várias possibilidades de influências físicas inerentes ao caso, observando em cada uma, até que grau ela é responsável pela alteração fisiológica referida.

Nós já sabemos que o sabão quimicamente puro e, perfeitamente equilibrado quanto à neutralização, é branco. Por que? – A composição do sabão comum é a de um ácido graxo superior ligado a um metal, o ácido graxo ideal deve partir de uma gordura, portanto rica em hidrogênio. Um fator foi isolado. O metal de maior incidência é o sódio e nesta ligação, podemos considerar este, como outro fator. Vejamos: – no espectrômetro o hidrogênio reflete a luz branca, o sódio no entanto, é um metal e age como tal, uma característica metálica é o brilho e a reflexão da luz, temos então, um “efeito espelho” em escala microscópica como um fator multiplicativo uniforme, o sódio está ligado ao radical graxo por um átomo de oxigênio e isso oferece ângulo suficiente para refletir vários átomos de hidrogênio da cadeia linear e o branco sobressai facilmente.

Já podemos deduzir que há nesse fato um percentual de influência significativa. Outro aspecto a ser considerado é o que nós denominaremos por “aeração”.

No decorrer do processo fabril, a massa obtida sofre agitação e movimentos de toda natureza, isso provoca a micronização do ar atmosférico que está em contato com esta, assim, este acaba sendo envolvido em grandes quantidades e dispersado no volume de massa durante o trabalho de acabamento. Isso forma infinitas “cavernas” microscópicas contendo os gases atmosféricos, oferecendo assim um “vazio” físico que permite trânsito livre para a luz com todos os comprimentos de onda, o que provoca novamente o “efeito do branco”, a cor levemente acinzentada é conseqüência da presença do carbono e o perolado seria uma leve metalização (já mencionada) e a presença do ácido esteárico. Temos então, conclusivamente, que a estrutura molecular somada à estrutura física espacial formada pelas “cavernas” oferecem um cenário completo para viabilizar alterações que modificam parte do resultado pretendido. Continuando, se nós utilizássemos o hidróxido de sódio quimicamente puro, sem resíduos, nós obteríamos pontos estruturais na montagem molecular que refletiriam como pequenas “estrelas” microscópicas fornecendo a claridade suficiente para suplantar o reflexo branco que nada é, senão, a palidez dos “espelhos”, provocada pelas impurezas, melhora-se essa condição utilizando-se uma soda conhecida como “soda Bidds” ou microperolada de alto refino e de custo maior, logicamente. Outra observação, esta de caráter experimental, é que o sabão dissolvido em água fria é de aspecto turvo e leitoso, na água quente, porém, torna-se cristalino, quando se repete a experiência som sabão de ácidos graxos não saturados (óleos), já na água fria se obtém transparência e se o metal for o potássio e não o sódio se nota que este efeito se acentua. O motivo é que o sabão hidrolisa na água, formando pontes de hidrogênio segundo a seqüência:

RNA + HOH = NaOH + HR/HR + RNA = RNa.RH, onde “R” é o radical, o que nos leva a entender que o ácido graxo, mesmo parcialmente livre, só consegue uma emulsão, ainda que um tanto acentuada e na água quente, a emulsão chega aos limites da solubilidade, mas continua “emulsão”, o óleo não se dissocia na água por simples sobreposição de hidrogênio. Se tivermos a hidroxila o mesmo não ocorrerá, pois (OH) deve se completar para formar água (HOH) e não é possível (H2OH) ou (H3O) pois o oxigênio só possibilita 2 ligações, e isso quer dizer que enquanto a mistura for uma emulsão, o seu aspecto será turvo ou leitoso. Pois bem, se a hidrólise ocorre na água e é o que torna o fator físico indesejável presente, há duas alternativas possíveis: uma é reduzir  ao máximo possível a hidrolisação, isso se consegue com a adição de álcool, que em determinadas proporções inibe em muito a hidrólise porém, prejudica a espumação abundante ocultando uma característica positiva do sabão. A outra alternativa é radicalizar, elimina-se a água e pronto, o único “porém” se reserva aos custos, primeiramente, porque a água no sabonete significa carga (peso), mas também o custo da eliminação total da água é alto, mas, se ganha em qualidade. O processo de se retirar o máximo de água também impõe condições, uma delas é que, retirada esta, não fique o espaço que era ocupado por ela formando as “cavernas” na massa, assim, a melhor maneira de se suprimir a água é através do processo a vácuo. Um método bastante eficiente é fazer o material passar várias vezes pelas câmaras de vácuo em compressores sucessivos em forma de cascatas (3 ou 4 passagens), um procedimento que proporciona ótima transparência ao produto acabado. Existe ainda, a possibilidade de se montar uma estrutura cristalina artificial formando uma trama entrelaçada à estrutura do sabão. Por analogia, nós teríamos uma espécie de colméia cheia de mel, assim, a refração da luz vai a limites menos distorcivos viabilizando a passagem das ondas luminosas pelo bloco exposto desde que o limite de espessura não ultrapasse o ângulo de refração, observando:

Para se chegar a uma montagem dessa natureza costuma-se utilizar açúcar ou glicose que, por natureza própria, tendem a montar estruturas contínuas e, sendo normalmente transparente, permite a fixação dos radicais graxos e não prejudicam a integridade do sabão, desde que em doses determinadas com critério e equilíbrio.

Outro artifício se relaciona aos radicais ligados ao sódio, é relativamente simples a idéia, consiste em substituir entre 1% e 3% máximo, o sódio por potássio ou uma base orgânica, trietanolamina por exemplo, que é uma base amoniacal de óxido de eteno, tornando-se cuidado de produzir, à parte, a neutralização com ácidos graxos puros na quantidade de base desejada. Coloca-se, então, o material  obtido na massa total com a temperatura abaixo dos 60º C, bombeia-se para a câmara de vácuo e o equipamento produz um ótimo resultado.

A esta técnica pode-se acrescentar 5% do total da massa em glicose preparada, antecipadamente, com 2% desta em peróxido de hidrogênio de 130 volumes (água oxigenada), para, assim, evitar o escurecimento do sabão. É muito importante trabalhar em temperaturas abaixo dos 60ºC.

Como última observação, podemos colocar que o material graxo mais adequado à esta aplicação é o óleo de rícino (mamona), que, pelas suas características naturais, transmite com muita facilidade transparência ao sabão produzido, o que não significa que outros tipos de gorduras não possam servir.

Alguns dados do óleo de rícino:

(C₁₇H₃₂OHCOO)­₃C₃H₅, Glicérido do ácido ricinólico

Óleo incolor, levemente verde amarelado, odor suave, sabor leve, fracamente picante, é bastante consistente e ganha corpo (engrossa) exposto ao ar, não secante mesmo em forma de finas películas, é por isso, um ótimo lubrificante, abundante em glicéridos do ácido ricinólico, é completamente solúvel em álcool, não dissolve em éter de petróleo, difícil rançar, é muito semelhante ao óleo de coco quanto ao comportamento na saponificação, recebe lixívias fortes a frio sem riscos de não reagir. O seu sabão natural é branco e transparente, suporta, também, altas concentrações salinas.

Características físicas principais:

Ponto de solidificação; de –10 a –18°C, de seus ácidos graxo; de 2 a –3°C, índice de saponificação (I.S.); de 176 a 183, índice de iodo (I.I.); de 82 a 88, peso molecular médio (P.M.); de 290 a 300.

Uma receita para sabonete transparente

(processo mecânico)

Para cada 100Kg de óleo de rícino, usa-se 39,8kg de lixívia de hidróxido de sódio a 38ºBé, aquecer o óleo até 80ºC e, lentamente, injetar a lixívia em jato fino sem muita pressão, com o batedor ligado, quando se completar a neutralização o produto estará totalmente líquido e formará uma fina película na superfície se a máquina parar, em separado, deve-se preparar duas misturas: a primeira é de 5% a 7% do total da massa em glicose de milho adicionada de 2% do seu peso com peróxido de hidrogênio (água oxigenada) de 130 volumes, a segunda é um sabão de trietanolamina com 2% da massa total em ácido oléico, com aproximadamente 30% do seu peso em trietanolamina ou ainda, pode-se aplicar essa quantia em dietanolamina de ácidos graxos de gordura de coco. Este material terá a consistência de uma pasta de cola escorrendo da espátula em fios grossos, quando a temperatura da massa estiver abaixo de 60ºC, com o batedor ainda ligado, colocam-se as duas misturas, sendo a primeira o sabão de trietanolamina. Depois de bem misturada, então se coloca a segunda mistura, deixa-se bater por poucos minutos (5 a 10) e bombeia-se para o equipamento com as torres de vácuo em funcionamento. Antes do bombeamento pode-se colorir o material, o perfume é, normalmente, injetado no segundo estágio de compressão, saem, então, as barras com ótima transparência, que são cortadas e estampadas.

O óleo pode ter sebo de ótima qualidade misturado, apenas se deve balancear a lixívia correspondente, e pode-se também, fazer esta receita para fôrmas e cortes, bastando para isso se acrescentar em torno de 8% de álcool 96º, misturar bem e envasar nas fôrmas, normalmente redondas ou ovais, aguardar a solidificação, efetuar os cortes e deixar maturar, depois se quiser pode-se estampar. O produto está pronto.

Logicamente, não se deve esperar o mesmo acabamento que se obtém no equipamento sob vácuo. A qualidade, no entanto, é equivalente, apenas o processo é bem mais lento na produção.