4.4.2. Варка хозяйственного мыла

Хозяйственное мыло варят как прямым, так и косвенным методами. Перед началом варки рассчитывают количество и состав жирового сырья, количество и концентрацию растворов щелочи.

Рассмотрим это на примере. Требуется рассчитать количество сырья на варку хозяйственного 70%-ного мыла в стандартном мыловаренном котле на 50 т. Жировая рецептура мыла приведена в табл. 9. Число нейтрализации жировой смеси 210 . Расход жирных кислот, с учетом потерь, составляет 603 кг/т.

Количество жирных, смоляных и нефтеных кислот, загружаемых в котел составит:

(В случае, если варку осуществляют не в чистом котле, а на остатке мыла от предыдущих варок, то количество сырья уменьшают на содержание жирных кислот в остатке мыла).

Вместе с жировым набором, в мыловаренный котел при продувке, вытопке, с товарным осидолом поступает около 3%мас. воды. Тогда количество воды в жировом наборе составит:

Зная что «ч.н.» (число нейтрализации) равно 210, рассчитаем расход едкого натра на омыление всей жировой смеси:

В производстве мыла, NaOH по возможности заменяют на более дешевую щелочь Na₂CO₃. Расщепленные жиры, синтетические жирные кислоты, канифоль, асидол легко нейтрализуется кальцинированной содой.

Каустическую соду (NaOH) используют только на завершающем этапе варки мыла. а также при варке мыла из нейтральных жиров на стадии доомыления жиров содержащихся в соапстоке, фузе и других жиросодержащих отходах.

Согласно действующей инструкции ВНИИЖ количество углекислого натрия для нейтрализации жировой смеси не должно превышать 80% от общего расхода щелочи.

Тогда расход углекислого натрия, необходимого на нейтрализацию жировой смеси составит:

где 1,3 – переводной коэффициент от едкого к углекислому натрию.

Согласно технических условий на готовое мыло, в нем допускается до 0,7%мас. свободного углекислого натрия, что составит:

Тогда общий расход углекислого натрия составит:

При прямом методе варки хозяйственного мыла, обычно, 65%мас. углекислой соды загружают в мыловаренный котел в виде водного раствора с концентрацией 25–27%мас., а остальные 35%мас. в сухом виде.

Тогда количество сухой углекислой соды подаваемой в котел в виде раствора оставит:

Примем, что будет использовать раствор Na₂CO₃ 26% по массе концентрации. Тогда количество такого раствора составит:

Количество углекислого натрия, подаваемого в мыловаренный котел в сухом виде составит:

В товарной углекислой соде, собственно углекислой соды, содержится 97% (марка В). Тогда количество Na₂CO₃ загружается в котел должно составить:

Из этого количества углекислой соды в сухом виде:

Расход едкой щелочи (NaOH) на варку мыла на стадии доомыления составляет 20%мас.:

Согласно технических условий на мыло, остаточное количество свободной щелочи в готовом мыле должно быть не более 0,2%мас., что составляет:

Тогда общий расход едкого натра на варку хозяйственного мыла составит:

Поскольку омыление осуществляют не сухой едкой щелочью NaOH, а каустической содой с концентрацией 36–41%мас., то рассчитывают количество раствора едкой щелочи необходимое для омыления жировой смеси, на стадии доомыления. Примем, для расчета концентрацию каустической соды равной 38%мас. В реальных условиях расчет выполняют на концентрацию водного раствора едкой щелочи (каустической соды), имеющейся в наличии. Тогда:

В товарной едкой щелочи, обычно содержится собственно NaOH только 92%мас. Тогда количество товарной едкой щелочи (NaOH) расходуется на варку мыла будет:

а в переводе на 38%-ный по массе водный раствор:

При нейтрализации жирных кислот кальцинированной содой выделяется углекислый газ в количестве 41,5%мас. от массы кальцинированной соды. Тогда выход углекислого газ составит:

На подогрев жировой смеси и растворов кальцинированной и каустической соды до температуры 100⁰С, из практических данных, расходуется, в среднем, острого водяного пара 80 кг на 1 т мыла. На 50 тонн мыла это составит:

Этот пар в виде водного конденсата остается в мыле. Тогда общая загрузка мыловаренного котла (жировая смесь, вода, кальцинированной и каустической соды) составит:

Концентрация жирных кислот в сваренном мыле будет составлять:

Концентрация жирных кислот не соответствует заданной. При прямом методе варки, когда мыльный клей непосредственно передают на охлаждение и придание ему товарной формы, полученная концентрация не соответствует заданной. Для получения заданной концентрации мыла по жирно-кислотному составу, необходимо дополнительно осуществить высолку клея на ядро, определить концентрацию жирных кислот в нем, и, если требуется, осуществить вакуумсушку до достижения требуемого содержания жирных кислот.

Исходя из выполненного расчета видно, что для выполнения поставленного задания, для изготовления 70%-ного по жирнокислотному составу мыла, необходимо использовать косвенный метод варки.

И только после выполнения расчетов, определившись с методом варки мыла, приступают непосредственно к процессу варки.

Процесс варки хозяйственного мыла заключается в следующем: сначала в котел загружают расчетное количество горячего насыщенного водного раствора кальцинированной соды (Na₂CO₃) и нагревают его острым паром до кипения. Затем подают жирные кислоты и процесс омыления и каустического доомыления выполняют по ранее описанной методике.

При варке 60% по массе жирных кислот мыла прямым методом, в котел подают раствор кальцинированной соды с концентрацией не менее 25%мас. (d_ч²⁰=1320 кг/м ). Если необходимо повысить концентрацию соды, то часть её загружают в котел в сухом виде. Расход соды составляет 160–170 кг в сухом виде на 1000 кг жирных, смоляных и нафтеновых кислот.

При прямом методе варки 60%-го по массе мыла, в мыльной массе:

– к концу карбонатного омыления, должно быть: жирных кислот (связанных и свободных) не менее 67–70%мас.;

– к концу каустического доомыления жирных кислот связанных 62–63%мас.;

– во всех других случаях жирных кислот связанных – на уровне 50–52%мас. Снижение концентрации жирных кислот в готовом мыльном клее влечет за собой повышенный расход пара и пониженный удельный съем готового продукта с каждого м³ котла.

К концу омыления, в мыльной массе, содержание свободной щелочи должно быть на уровне 0,1–0,2 % мас.

Варка мыла прямым методом заканчивается при достижении в клеевой массе содержания жирных кислот, щелочи и электролитов на уровне, предусмотренном ТУ на данный вид продукции.

Если необходимо снизить титр готового мыла, то к нему добавляют мыло, сваренное ранее из соапстоков и фузов.

При титре мыла ниже предусмотренного ТУ, его необходимо переварить, добавив высокоплавкие жиры.

Для того, чтобы получить мыло 40% по массе или 47% по массе концентрации по жирным кислотам, в сваренный мыльный клей при кипячении осторожно, порциями добавляют воду, или раствор кальцинированной соды или раствор силиката натрия (последние повышают твердость мыла).

Готовое мыло перекачивают в мылосборник для дальнейшей переработки и придания товарной формы.

При проведении варки хозяйственного мыла косвенным способом, то после окончания варки мыльного клея и его корректировки, выполняют операцию частичной отсолки электролитом.

Концентрация электролитов при отсолке считается оптимальной:

– при содержании в мыльном клее жирных кислот на уровне 52–54%мас. (NaOH+NaCl) – не выше 1,3% ;

– при содержании жирных кислот в мыльном клее на уровне 54–56%мас. (NaOH+NaCl) – не выше 1%;

– при содержании жирных кислот в мыльном клее на уровне 56–58%мас. (NaOH+NaCl) – не выше 0,8%;

– содержание свободной Na₂CO₃ допускается на уровне <0,3%мас.; сульфата натрия – < 0,4% мас.

Отстаивание отсоленой мыльной массы, при закрытых вентилях пара и воздуха, длится 14–18 часов. За 1,5 часа до конца отстаивания, из нижних слоев ядра берут пробу для анализа на содержание жирных кислот и свободной щелочи. Готовое мыло, через шарнирную трубу, выкачивают в мылосборник на операции последующей обработки.

Подмыльный клей, от нескольких варок, собирают в специальный котел, нейтрализуют имеющуюся в нём свободную щелочь жирными кислотами, отсаливают электролитом и, после 2х часового отстаивания, подмыльный щелок, через ловушки, сливают в отстойники, откуда, после охлаждения и отделения всплывшего мыла, спускают в канализацию.

Выделенное ядро шлифуют и добавляют к основной массе.