Marcus Siviero
Sabão
Sabonete
&
Cia
PREPARO E FABRICAÇÃOSabonetes, xampu, condicionadores,
cremes, desodorantes, sabão em pó, em
pasta, desengordurante, líquido e
outros.
– 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).
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.
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.
Sumário
Apresentação Ao Leitor... 5 Prefácio Saponificação industrial... 11 Capítulo ICaracterísticas 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
Procedimentos analíticos... 133
Capítulo VIII
Sabão básico ou industrial... 142
Capítulo IX
Materiais graxos... 161
Capítulo X
Derivação dos materiais graxos na
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”.
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.
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,
1 – Cidade da antiga Roma soterrada por uma erupção vulcânica do Vesúvio no ano de 79, juntamente com Herculano e Estábia.
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.
Já 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
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,
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.
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.
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
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,
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.
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:
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.
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
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.
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.
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
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.
1– Caldeira resistente á altas pressões.
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
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
1 – Graus Baumé, lidos em um areômetro de Baumé. (densímetro com escala própria)
(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
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
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
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
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.
Funções técnicas e cálculo para
processamento industrial
Este capítulo é dedicado às formulações e tabelas de uso prático, cotidiano e imediato, devendo estar sempre à mão para consulta e aplicação dos seus dados com eficiência e rapidez durante o processamento dos materiais.
2.1 – Constantes:
2.1.a – Constante de Baumé (Bé) = 145,88. Utilizada para determinar o peso específico de soluções aquosas;
P = __145,88__ c = __145,88__ (145,88 – n) (145,88 + n) onde n = graus Baumé; p = peso específico > água; c = peso específico < água.
2.1.b – Constante de saponificação comercial = 0,0716.
Aproximação por excesso de 0,04% a 0,5% pela média das gorduras comerciais.
Exemplo de utilização:
Para neutralizar 100 Kg de sebo, quanto é necessário de hidróxido de sódio (soda cáustica) comum encontrado no mercado?
Determina-se o índice de saponificação (I.S.), (ver1.3.b,cap.I).
Supondo que o índice obtido seja 198, teremos:
Multiplicando-se o valor obtido pela constante, o produto será a quantidade já em quilogramas de soda cáustica tecnicamente pura, ou seja:
(I.S.) = 198 pureza do produto = 96% Assim, procedemos;
198 X 0,0716 = 14,1768---► 14,1768 X 100 =
1417,68---► 1417,68 ÷ 96 = 14,7675,
ou 14,80 kg (arredondamento sem risco).
Com esse valor obtido se determina a concentração da lixívia pretendida.
2.2 – Determinação de lixívias:
O que é a lixívia?
Quando dizemos que para neutralizar uma gordura ou óleo precisamos de 14,80 kg de soda cáustica, como no exemplo acima, devemos entender que essa “soda” não reage com o “óleo” simplesmente sendo adicionada e misturada. As “bases” são materiais alcalinos cujo potencial elétrico positivo é muito alto em relação a um ácido graxo (ácido fraco). Assim,
energia que produz uma película (um filme) ao redor das “escamas” secas, como fosse um verniz protetor e não permite a continuação da reação que é interrompida por falta de contato.
Portanto, o modo correto para se obter uma reação completa, é abaixar esse potencial elétrico e aumentar a superfície de contato entre os materiais. Isso se consegue, simplesmente adicionando água às bases. Ocorre que a água em abundância permite uma reação de ótima eficácia porém, de baixo rendimento pois quanto mais “diluído” o potencial da soda mais lenta será a reação, além disso, o excesso de água produz um sabão de baixa qualidade e quase impossível de ter uma forma definida, pois “vira um mingau”.
Logo, a experiência de longos anos na produção de sabão, permitiu ao homem definir e quantificar a água conforme o produto que pretende apresentar.
Este aprendeu a produzir o sabão de grão (cap.1), fabricado com grandes quantidades de água adicionadas em várias etapas até a conclusão do sabão, para obter uma boa reação entre os materiais e, para eliminar a água e ainda aproveitar a glicerina, “salinizava” (colocava muito sal), por meio de várias lavagens do material na caldeira, chegando, por fim ao “grão”, sabão de alta qualidade e ótima durabilidade. Conheceu, também, a
fabricação dos sabões reduzidos à pasta, produzidos com baixa quantidade de água e reação rápida que, para conseguir que esta seja completa, depende de mecanismos potentes que efetuem uma mistura íntima dos materiais e acabem produzindo sabão de alta qualidade.
E, finalmente, hoje se produz sabão por meio de equipamentos que recebem e eliminam a água e mesmo a glicerina, se interessar a separação desta do sabão produzido.
Assim, sabemos agora, que a água é um fator importante na fabricação do sabão e que “lixívia” é apenas uma solução alcalina, logo, iremos aprender abaixo em que quantidades ela melhor se adapta à produção para cada tipo de trabalho.
2.2.a – concentração das lixívias:
Determinar a quantidade de NaOH puro (100%) para o ácido graxo a ser neutralizado (proceder conforme 2.1.b).
Dividir o valor obtido pelo peso em gramas por litro de NaOH correspondente em graus Baumé (Bé) da tabela (2). O resultado será em litros.
Conforme valor acima, 14,1768 kg de NaOH (puro), teremos, para uma lixívia forte (38°Bé), conveniente para produzir um sabão de “pasta”:
lemos (38°Bé), veremos seu correspondente
em gramas por litro de solução de NaOH,
441g, portanto:
14,1768 ÷ 0,441 kg ≈ 32,1470 litros de lixívia
Observar que o resultado é fornecido em litros e precisamos trabalhar com (Kg).
Para a obtenção da quantidade em quilos localiza-se na mesma tabela o peso específico correspondente aos 38°Bé e multiplica-se pelo resultado acima, que foi fornecido em litros, assim se obterá os quilos necessários, como segue:
32,1470 X 1,352 = 43,4630 kg de lixívia de 38°Bé
1,352 = peso específico (p.e.) = densidade
Desse modo é possível a determinação da quantidade de lixívia em qualquer concentração para que se neutralize completamente um material graxo determinado.
É claro que os acertos virão apenas com a prática na fabricação, pois, somente depois de pronto e completamente curado um sabão, será possível a quem não está habituado a produzi-lo, verificar prováveis defeitos. Portanto, é aconselhável ao iniciante, produzir o mínimo possível em cada partida até saber, de fato, trabalhar com o sabão.
TABELAS AUXILIARES
Tabela 1
Densidades das soluções de NaCL (sal marinho) SAL-NaCL P.específico SAL-NaCL P.específico
1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 8% 9% 10% 11% 1,0073 g/ml 1,0145 g/ml 1,0217 g/ml 1,0310 g/ml 1,0362 g/ml 1,0437 g/ml 1,0511 g/ml 1,0585 g/ml 1,0660 g/ml 1,0733 g/ml 1,0810 g/ml 12% 13% 14% 15% 16% 17% 18% 19% 20% 21% 22% 1,0886 g/ml 1,0962 g/ml 1,1038 g/ml 1,1115 g/ml 1,1194 g/ml 1,1273 g/ml 1,1352 g/ml 1,1431 g/ml 1,1511 g/ml 1,1593 g/ml 1,1676 g/ml Na fabricação de sabões preparados a frio pelo processo de empaste, quando estes são feitos a partir da gordura de coco, palmiste ou babaçu, é interessante a aplicação desta tabela, pois esses materiais permitem grandes quantidades de água com sal sem perder a consistência e a boa aparência final.
Obs. – Esses produtos são sempre
de qualidade inferior aos preparados com alta pureza das matérias primas sem adição de cargas (p.ex.água salgada). Também não se prestam para ser processados em equipamentos de compressão, possibilitam apenas o corte com facas ou arame em mesas
Relação entre graus Baumé (Bé) e a densidade de concentração das lixívias de NaOH (soda cáustica) e KOH (potassa cáustica) por litro. Graus (Bé) Dens. P.e. NaOH g KOH g
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 1,000 1,007 1,014 1,022 1,029 1,037 1,045 1,052 1,060 1,067 1,075 1,083 1,091 1,100 1,108 1,114 1,125 1,134 1,143 1,152 1,163 1,171 1,180 1,190 1,200 1,210 1,220 1,231 1,239 1,252 1,263 1,274 1,285 1,297 1,308 0 6 12 21 28 35 42 49 56 63 70 79 87 95 104 112 123 134 144 156 167 177 188 200 212 225 239 253 266 283 299 316 332 348 364 0 9 17 26 36 46 58 67 78 88 99 109 119 132 143 153 167 178 188 203 216 228 242 255 269 282 295 309 324 338 353 368 383 398 416
35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 1,320 1,332 1,342 1,352 1,370 1,384 1,397 1,410 1,424 1,439 1,454 1,469 1,484 1,499 1,515 1,530 1,546 1,563 1,580 1,597 1,615 381 399 420 441 462 483 506 528 553 575 602 629 658 691 721 750 432 449 469 487 506 522 543 563 582 605 631 655 679 706 731 756 779 811 840 870 902 Destacamos as colunas correspondentes aos 38°Bé e 50°Bé porque,
com o hábito, o Leitor perceberá que serão as mais usadas para referência prática.
Dispondo da tabela (2) acima e do peso molecular do óleo ou gordura é possível determinar a quantidade necessária para neutralizar qualquer tipo de graxo disponível.
Na tabela a seguir forneceremos os índices principais dos mais conhecidos materiais graxos.
Índices principais dos óleos e gorduras mais comuns
Graxos P.e. I.S. I.I. Aparência Obs. Á.esteárico Oleína Linhaça Ó. Arroz Girasol Milho Soja Algodão Amendoim Rícino Oliva Palma B. porco Sebo boi Sebo ossos Palmiste Coco breu 0,910 0,900 0,935 0,927 0,925 0,922 0,926 0,925 0,919 0,967 0,917 0,945 0,934 0,947 0,925 0,952 0,915 1,08 212 202 193 190 194 190 194 198 197 183 193 207 198 198 190 250 262 178 5 86 188 92 135 119 135 117 99 88 88 58 77 46 55 18 10 0 Branco Oleosa Amarelo Claro Amarelado Claro Amarelo Amarelo Claro Verde Verde Amarelo Branco Branco Pardo Branco Branco Amarelo Agulhas Escura Secante Líquido Secante Semi/sec Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido Sólido Sólido Sólido Sólido Sólido Sol.bril vítreo
P.e. = Peso específico
I.S. = Índice de saponificação I.I. = Índice de iodo
Na tabela acima anotou-se o peso específico médio de várias amostras, o índice de saponificação mais alto de cada uma das amostras, o índice de iodo mais alto das mesmas amostras e a aparência orientou-se pela cor predominante em temperatura ambiente.
Os materiais tabelados acima têm predominância absoluta na fabricação de sabões e derivados, sendo reservado a outros que dela não constam algum tipo de trabalho específico ou regiões que escasseiam estes, como, por exemplo, o Japão que se especializou em produzir sabões e sabonetes de óleo de peixe.
Tabela 4
Quantidades de NaOH e KOH necessárias para neutralizar os principais graxos (considerar hidróxidos tecnicamente puros)
Materiais graxos I.S. NaOH % KOH % Ácidos graxos do sebo
Ácidos graxos do palmiste Ácidos graxos do coco Ácidos graxos do rícino Ácidos graxos da soja Ácido esteárico Oleína Linhaça Arroz Girassol Milho Soja Algodão Amendoim Mamona Oliva Palma Banha (porco) Sebo (bovino) Sebo (de ossos) Palmiste Coco Breu 205 260 266 188 199 212 202 193 190 193,5 191 192 194 193,5 181,5 192 199 195,5 198 191 248 253 178 14,70 18,63 19,06 13,44 14,25 15,18 14,45 13,80 13,60 13,83 13,64 13,70 13,86 13,83 12,97 13,70 14,20 13,96 14,14 13,64 17,70 18,07 12,70 20,50 26,02 26,62 18,80 19,90 21,20 20,20 19,30 19,00 19,35 19,10 19,20 19,40 19,35 18,15 19,20 19,90 19,55 19,80 19,10 24,80 25,30 17,80
2.3 – Peso molecular médio.
O peso molecular médio é facilmente obtido através do índice de saponificação (I.S.), pois o produto dos dois índices é 56.000. sendo assim, teremos:
(I.S.) X (P.M.) = 56.000
Exemplificando: - A gordura de coco tem o (I.S.) = a 262 segundo a tabela 3, portanto:
Peso molecular dos graxos mais comuns
Matéria graxa P.M. Material graxa P.M. Á. graxos – sebo Á. graxos – palmiste Á. graxos – coco Á. graxos – rícino Á. graxos – soja Ácido esteárico Oleína Linhaça Arroz Girasol Milho Soja 273 215 211 298 281 264 277 290 295 289 293 292 Algodão Amendoim Mamona Oliva Palma Banha (porco) Sebo (bovino) Sebo (ossos) Palmiste Coco Breu (claro) 289 289 309 292 281 286 283 293 226 221 315 Tabela com valores aproximados para uso prático
Uma observação importante é que o (P.M.) é determinado para um radical do glicérido e este está ligado a um álcool tribásico, portanto, temos três radicais, para efeito de cálculo do índice de saponificação (I.S.). O valor obtido na fórmula ou na tabela deve ser multiplicado por (3) no denominador da fórmula do (I.S.), ou considerar apenas uma molécula de hidróxido de potássio.
Conforme o cálculo do (I.S.) (1.3.b – pág. 20):
I.S. = 1g X 56g X 1.000 X 3
790g ou 264 X 3 = 792 ≈ 790 logo, 1g x 56g X 1.000 X 3 = 212 = I.S.
264 X 3
Capítulo III
Características comerciais dos
sabões, tipos e cargas
3.1 – Apresentação
Os sabões são encontrados no mercado de inúmeras formas e as mais comuns são; barras cortadas em medidas cômodas para uso geral, pasta para limpeza de louças e talheres acondicionada em embalagem própria, líquido para fins determinados (sabonete líquido perfumado p. ex.), pó ou micro granulado comumente utilizado para lavagem de roupas ou pisos (não confundi-lo com o detergente em pó), costumam aparecer nas prateleiras de venda com estampas e diversas formas, ainda com belos desenhos e coloridos de várias cores, muito perfumados são conhecidos como sabonetes de toucador, usados, inclusive, para decoração e artesanato decorando e perfumando ambientes, cremosos para barbear, pastas espumosas e mentoladas em tubos utilizados como creme dental, esterificados para alguns tipos de xampus para cabelos. Existem ainda determinados tipos com finalidades especiais que excederiam o objetivo desta apresentação, um exemplo seria o sabão de lítio, utilizado como graxa lubrificante para componentes mecânicos.
Obviamente a principal é a higiene sendo, ainda, o sabão, usado com fins medicinais servindo de veículo para determinados tipos de drogas, na indústria têxtil para preparação de tecidos que receberão mordentes químicos e posterior tingimento, para remoção de algumas tintas e colas e, também, a fabricação de tintas e colas, desinfecção ambiental, principalmente hospitais e logradouros públicos, tem finalidades plastificantes e adesivas em produtos agrodefensivos, devendo-se, ainda, salientar que o sabão tem larga ação germicida.
3.3 – Evidências comuns:
A que melhor se destaca é a detergência, provoca ou ajuda a formação de emulsões, normalmente espuma em presença de água e atrito. Não é esse, entretanto, um fator obrigatório, existem muitos tipos de sabão que não espumam, na água hidrolisa facilmente, no aspecto se mostra de acordo com a forma apresentada ou seja, sólido, líquido, pastoso, etc.., geralmente é gelatinoso e pegajoso em qualquer forma e por mais isento de água que esteja, ao tato se demonstra úmido, mesmo que completamente seco, isso se deve ao fato deste ser higroscópico (absorve água da atmosfera ambiente), na verdade, ele até aumenta de peso quando muito exposto ao ar e apresenta na superfície a umidade absorvida, denominada erroneamente de “suor” do sabão, pois este não “sua” de
dentro para fora, absorve porém, de fora para dentro a água que se observa na sua superfície.
3.4 – Reação industrial e maturação:
Vários processos são utilizados para a fabricação dos sabões. Descreveremos os mais utilizados sem, no entanto, aprofundar o tema, sendo este abordado em capítulo próprio com maior ênfase.
3.4.a Processados a frio:
É fabricado pelo sistema de empaste e misturas de lixívias fortes a frio (temperatura ambiente), reagindo, portanto, exotermicamente (reação que produz calor espontaneamente), atinge um pico de temperatura e volta, então, a esfriar.
Esse sabão é fabricado em pequenos volumes, sendo, por esse motivo, trabalhado em pouco tempo (horas ou mesmo minutos), armazenados em lotes e aguardam finalização da reação, onde se observa algum movimento do material, rachaduras, encolhimento, “suor” superficial (gotas de água e glicerina) gelatinização, enfim, a maturação é o tempo em que se observa a ocorrência da acomodação molecular do produto recém-formado.
3.4.b – Precipitação a quente:
O sabão é produzido com vapor sempre indireto (nos dias atuais não se
reação pode ser de empaste, de grão, de semigrão, sob pressão ou processo contínuo.
Reação de empaste: - É o mesmo processo
descrito para a saponificação a frio. A utilização do calor tem o objetivo de catalisar a reação com o intuito, exclusivo, de acelerar o processo.
Preparação em grão: - O produto é aquecido
em grandes quantidades em caldeiras próprias com lixívias fracas e sucessivas até a formação de uma emulsão, a qual fica sob agitação constante e contínua durante horas e mesmo dias. Quando essa massa toma “o ponto”, passa-se cuidadosamente a lavagem com soluções salinas (processo conhecido por salinização). Esse procedimento separa o material em duas partes distintas; uma, o grão, sabão tecnicamente puro, flutua sobre a outra, a sublixívia, a água com sal, excesso de soda e glicerina que deverá ser, posteriormente, separada.
Esse tipo de fabricação está praticamente em desuso, por ser, extremamente antieconômico, atualmente.
Processo de semigrão: - É uma versão do
anterior, apenas que contém algumas gorduras de empaste, é produzido com lixívias fortes e sofre a lavagem (salinização) na fase de pré-formação (pasta em franco intumescimento).
Processo contínuo: - Fabricação,
desdobramento, acabamento e embalagem em um único processo totalmente automatizado. É o mais usado atualmente e com muitas variações mecânicas e procedimentais.
3.5 – Cargas como, quando, onde...
A utilização de cargas na fabricação do sabão tem como finalidade principal abaixar os custos. Há, entretanto, conseqüências com tendências mais negativas do que positivas nesta prática. O que nos leva a um julgamento de maior profundidade e muito criterioso antes de optar por essa atitude “econômica”. Pois, muitas das vezes, a aparente vantagem não passa de um engodo para o consumidor e mesmo para o produtor, conduzindo o último a prejuízos, as vezes, de difícil reparação, a imagem de mercado por exemplo.
3.5.a – Comentários às cargas:
Água: - De longe, o mais interessante,
seria desnecessário dizer que é porque é a mais barata das cargas possíveis de aplicação. No entanto, essa carga vem atrelada a tanta dificuldade, operações e “truques” que se é obrigado a fazer para manter determinados volumes desta no produto que a aparente vantagem pode se transformar num “pesadelo” que assusta, inclusive, o consumidor.
“dores de cabeça”, são muito restritos os sabões que aceitam grandes quantidades deste. Sabe-se, no entanto, que o sabão de coco, por exemplo, suporta até (6) seis vezes o seu volume em água de salmoura ao ponto de saturação (água com 24% de sal dissolvido), isso seria um milagre se o produto não ficasse uma “indecência” comercial, pois a qualidade final seria medíocre. È, extremamente, trabalhoso produzi-lo, verdadeira obra de “artista”, existem, porém, produtores que vêem vantagem nisso. Mas, é claro, que o mercado consumidor atingido deve ser pouco ou nada exigente.
Açúcar: - Tem grande interesse quando
se pretende obter transparência no sabão produzido. Retém muita água, porém, como o sal, estimula a “sudação”1, produz, também,
o contato “melado” grudando nas mãos quando segurado e, quando seca a água superficial, ficam os cristais de açúcar agindo como “lixa” ao ser, o sabão, esfregado na pele.
Cloreto de potássio: - Utilizado para
encorpar os produtos em pasta. Também retém água e diminui a eficiência do sabão.
Silicato de sódio: - Se utilizado com
muita moderação (muita mesmo), na fabricação, o sabão melhora sensivelmente em alguns aspectos, o produto fica com
1– Ver 3.3 neste cap. –
brilho suave e agradável, aumenta a plasticidade no processamento mecanizado, operando, assim, com melhor rendimento produtivo, acentua o poder de detergência, é, também, um ótimo conservante e fungicida o que otimiza o tempo de estocagem do produto aumentando, por outro lado, o tempo de vida útil deste. As proporções recomendadas devem situar-se entre 1% e 5%, acima desses índices o silicato começa a ser depreciativo, apresenta, a partir daí, efeitos colaterais como a conhecida “barba”, que é resultado da cristalização lenta em forma de agulhas em volta do produto, passa a irritar a pele com o uso, entre outros inconvenientes.
Talco: - Tem baixo custo, porém, torna
o sabão abrasivo e muito pesado, prejudicando o visual do produto acabado e danificando os equipamentos na produção. Na verdade, as desvantagens são bem maiores que as poucas aparentes vantagens.
Amido: - De milho ou mandioca, bem
refinado, é bastante interessante para ser utilizado como carga na fabricação do sabão. Retém quantidades apreciáveis de água e, se bem dosado, melhora consideravelmente a aparência, o rendimento no uso e torna o material mais mecanizável na produção pela plasticidade ampliada (conseqüência da gelatinização quase seca com o sabão). Recomenda-se apenas que, na inserção do amido ao sabão, se tenha muita cautela, pois, se mal
de serem desmanchados e o sabão parecerá ter sido feito com pedriscos. A melhor forma de dissolver o amido será no óleo ou gordura em temperatura moderadamente quente (suficiente para por o dedo sem queimar), este deve ser colocado completamente seco aos poucos e com batimento contínuo até formar uma espécie de “mingau” bem homogêneo e sem grumos, processa-se, então, a neutralização como se nem existisse o amido no produto. Outra recomendação é que a quantidade seja baixa e a temperatura tenha controle, pois o amido, facilmente carboniza ficando escuro. Na ocorrência de carbonização e escurecimento não excessivamente grave, depois de pronto o sabão, é possível corrigi-lo com peróxido de hidrogênio1 de
130 volumes na proporção de 0,5% da massa total.
Com os comentários acima, fica evidente entender a necessidade de muita ponderação na hora de optar por uma carga, ainda que se pretenda melhorar o produto e não baixar custos.
Os aditivos farmacêuticos ou com outras finalidades devem, sem exceção, serem previamente estudados caso a caso e, na eventual utilização, fazer partidas empíricas para diversos testes antes de por tudo a perder por falta de cuidados.
1– água oxigenada –
3.6 – Principais tipos de sabão:
Os tipos de sabão podem ser classificados em (6) seis grupos fundamentais, conforme abaixo:
1. Sólidos em barras, material compactado em pedaços firmes e, aparentemente secos, cortados, trafilados, estampados, coloridos e perfumados. Nessa categoria estão os sabonetes de toucador. Há, ainda, a apresentação industrial do material em lascas ou “nudo”, para serem tratados e transformados em sabonetes, normalmente por indústrias fornecem mão de obra de acabamento, mas não produzem o sabão a partir dos graxos e bases.
2. Pó de sabão, material aparentemente seco, solto e volumoso (quando de boa qualidade). Forma pequenos grumos macios mais ou menos esféricos, recebendo, por esse aspecto, o nome peculiar de “microperolado”. Os produtos, verdadeiramente em pó, estão praticamente desaparecidos do mercado, mesmo o sabão, está quase totalmente substituído pelos detergentes, sendo estes, mais eficientes para o uso geral, e são produzidos com mais facilidade e em grande quantidade.
3. Pasta de sabão, aparência gelatinosa, quase sempre transparente, acondicionado em recipientes plásticos fechados, tato pegajoso. São, ainda, costumeiramente coloridos e perfumados, seu uso é restrito à limpeza de louças, talheres e
sabonete na limpeza das mãos em locais públicos (banheiros), como hospitais, cinemas, restaurantes, etc.., acondicionados em frascos plásticos para
uso direto ou latas para transferência a recipientes próprios para lavatórios. São, normalmente, coloridos e perfumados.
5. Cremosos ou espumosos, pasta de alta concentração, perfumada ou ainda, mentolada acrescida de aditivos anti-sépticos ou abrasivos, podendo, sua produção, ser dirigida para dentifrícios ou, de outro modo, para cremes de barbear, sendo, normalmente, acondicionada em tubos de compressão manual.
6. Lubrificantes, plastificantes para inseticidas, veículo para produtos químicos ou farmacêutico, são alguns tipos de sabão produzidos. Entretanto, fogem ao objetivo desse estudo.
Capítulo IV
Viabilidade econômica,
industrialização
A indústria de saponificação conta com matérias-primas relativamente abundantes, exige espaço proporcionalmente reduzido em relação à alta produtividade obtida, requer, entretanto, grande experiência, adquirida em muito tempo de contato com esta técnica e largo conhecimento tecnológico para investir em qualidade e alta produção, duas características que até podem ser obtidas comercialmente através de técnicos especializados, porém, a um alto custo financeiro e grande demanda de tempo, ao contrário do que possa parecer, a verdade é que esse fator é de aspecto bastante positivo do ponto de vista econômico, restringindo e muito, a investida de “aventureiros” ao ramo, possibilitando assim, um mercado equilibrado e previsível.
A automação do parque mecanizado atual e os sistemas lineares de produção, possibilitam a utilização racional e controlada de mão-de-obra, proporcionando assim, um rendimento altamente compensador e grande flexibilidade financeira entre os custos na origem e os valores atingidos pelos materiais no mercado consumidor.
