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手工皂全书之热制皂与冷制皂的定义和比较

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aoshi 发表于 2018-12-13 16:23:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
严禁转载、抄袭!!

热制皂与冷制皂的争议由来已久,冷制热衷者认为热制的破坏了油脂的成分,热制热衷者认为冷制皂皂化不完全,而什么样的算是热制皂,什么样的算是冷制皂,又没有一个明确的分辨方法,争论到最后连两者的界定都模糊不清,更是造成了混乱,要解决这个争议先要对这两者进行准确的定义。

热制皂最早的解释是根据以前工厂生产洗衣皂、香皂的过程,相对于冷制皂工艺的不同而定义的。以前的皂基生产描述如下:
1、将过量20-30(即超碱)的碱液加入到油脂中(由于油脂的价格相对碱要高的多,为了尽可能的利用原料,因此一般都是采用碱过量的方式),搅拌并加热到100度左右,并保持温度反应一段时间;
2、将热的饱和食盐水倒入皂液,搅拌至温度较低后静置至室温,皂会浮在上层,溶解了甘油的水相在下层;
3、将下层含有甘油的水分抽走,继续放入饱和食盐水,进一步洗涤皂中的甘油和碱,工业上一般会进行三遍这样的清洗;
4、将获得的皂基加入不同的添加物,热熔后搅拌均匀,压制成型成为产品。
这就是完整的热制皂过程。

大部分人对热制皂的理解都从字面直接理解成高温反应的就是热制皂,低温反应的就是冷制皂,因此将皂基皂当做热制皂的经典代表。在笔者的观点里,皂基和皂基皂已经排除在手工皂范畴之外了,事实上,现在的皂基和皂基皂已经与热制皂没有太大关系了。皂基的生产已经从原来的油脂与碱进行皂化反应制得变成脂肪酸直接与碱反应制得,准确的说,现在的皂基生产是一个酸碱中和反应,而不是皂化反应;至于皂基皂的生产,更是一个皂基熔融后重新造型的过程,与制皂也是沾不上边的。


如果不考虑抽取甘油和添加物的情况下,仅仅从天然油脂作为原料制取手工皂的角度来定义热制和冷制,笔者在此给出一个新的定义,只需要从一个条件就可以简单区分:是否果冻。果冻产生的根本原因是皂(脂肪酸盐)在一定温度条件下形成了紧致的β相颗粒,这种晶相下的颗粒分子间距小,得能使普通光线通过(微观晶体与宏观现象不同,部分情况下越紧密透光越好)。简单来说果冻的皂就是热制皂,没有果冻的皂就是冷制皂,虽然会出现似冻非冻的情况,但是毕竟是少数,并且任何判断依据的边界总会有些交叉。至少果冻与否作为热制冷制的判断依据,理清了以往的辨别思路,不再以多少温度、持续多少时间这一类模糊而没有定性依据的方法来界定。

现在我们对这一判断依据进行理论分析,并与实际情况进行对比。

弗格森(Ferguson)在1943年阐明了肥皂的晶相结构,他指出脂肪酸钠盐能形成结晶,而且条件不同形成的结晶形态也不同,经X射线衍射法测定其存在4种结晶态:α、β、ω、δ。
α相被认为是纤维相,它是在含水极少(通常低于5%)的情况下生成的晶相,只有在极其苛刻的实验室条件下才有可能形成,因此该相不进行讨论。
δ相不稳定,需要较高含量水的条件下才能形成(一般认为溶剂含量高于50%时才能达到),质地比β、ω相皂均软,起泡程度在β与ω相皂之间,在水中浸泡也会糊烂及开裂,但比β相皂要好,在一定条件下转变为稳定的β、ω相,所以固体皂最终形成的大多是β相和ω相的混合体。
β相皂与水分子的耦合程度最高,分子间距小,质地坚硬,透明度好,具有极好的水溶解性和易发泡能力,但在水中浸泡时容易糊烂及开裂。
ω相的肥皂不透明,比β相皂相比,起泡性差,不易糊烂及开裂。

碱液与油脂一经混合,就开始生成皂(脂肪酸盐),整个体系包含油脂、水、甘油、皂、碱五种物质,其中水能溶解皂、甘油、碱,这四者的混合物是以极小的颗粒分散于油脂中,皂的含量较低,没有形成晶相的条件,随着反应的进行,皂的含量不断增加,体系越来越粘稠,最终达到Trace状态后入模,这时皂化率在60-80%左右,虽然勉强可以达到形成晶相的条件,但是由于其他成分存在,限制了晶相性状的显示,可以视作δ相。到这个阶段,不管前面是80度反应还是40度反应,尚不能断定是热制还是冷制,因为在皂化率方面相差无几,晶相也是相似,还要看皂液温度的后续情况,这才是真正的分水岭。
以老祖母为例,100克油,13.4克碱,26克水,假设完全皂化,水与甘油的比例占总重量的50%左右,晶相视作δ相,如果保温温度是40度,因为老祖母皂的发热量小,那么皂液不管入模之前是40度还是80度,都会在没有完全皂化之前就降至40度,在这个温度下,皂液中的皂颗粒始终无法达到熔融状态,也就无法形成更小的晶体,因此皂会逐步的从δ相直接向ω相转变,成为不透明的冷制皂;如果保温温度在80度或者更高,使皂液能将皂颗粒完全或部分溶解,形成一个均匀的体系(即果冻状态),从δ相向β相转变,在这个状态下取出皂液开始降温,皂晶体逐步析出,部分晶体以β相保存下来,剩余部分则转成ω相。
与实际情况对比,也是符合描述的:
1、果冻皂在保温时透明度比冷却后透明度高的原因,是因为高温期间形成透明的β相,温度降低后部分皂晶体变成了不透明的ω相,但是这个转换只是部分,所以温度高时比温度低时有更高的透明度;2、果冻皂难脱模,脱模后不易固化,这是因为上文提到β相与水分子的耦合程度是四相中最高的,相当于β相不容易被空气抢夺走水分子,皂体含水量居高不下,因此出现难脱模、难固化的情况;
3、果冻皂一旦固化,由于含有部分β相,因此皂体坚硬,比ω相的冷制皂要硬,而且泡沫丰富;
4、果冻皂相比冷制皂容易糊化,消耗速度快,这也是与β相性质向一致的。
综上所述,冷制皂与热制皂的区别从理论上解释,就在于是否出现并保留β相,实际判断就是是否出现果冻这个现象,这个定义具有明确的理论基础,并且与实际情况相吻合。
对热制皂的精确表述如下:不进行成分增减的基础上,采用天然油脂进行皂化反应(包括物理处理手段)后,出现并保留部分或全部β相的皂,定义为热制皂。
对冷制皂的精确表述如下:不进行成分增减的基础上,采用天然油脂进行皂化反应(包括物理处理手段)后,未出现β相的皂,定义为冷制皂。
定义补充:对于β相部分保留的比例界定,牵扯到光谱测量方面的问题,一时无法给出较为合理的测量手段和定量化依据,有待后续完善。但是一般情况下,果冻的判断还是比较直观的,基本可以肉眼分辨。

按照这个定义的理论体系,我们可以得出几个结论:
1、液体皂或者钾皂是热制皂,皂糊的透明性状就是典型的β相;
2、研磨皂的冷热制区别仅与最终成品的质地有关,与皂胚是否是热制无关。根据定义,出现并保留部分或全部β相的皂,才能属于热制皂,皂胚是热制皂,属于β相,但是研磨后的皂体没有果冻性状,也就是说通过研磨后将β相转变为其他相了,那就是没有保留或部分保留β相,还是属于冷制皂。事实上,研磨皂基本可以视作冷制皂,大部分β相经过研磨后都会转变为ω相,很少存在研磨后还保持果冻的情况。
3、皂基和皂基皂的制作过程中,或者有其他物质如酒精等的添加,或者有甘油的提取过程,或者不是通过天然油脂制得,均不满足冷制热制两者的定义,因此皂基制成的研磨皂和皂基皂,不列入冷热制的讨论范畴。

理论补充:
当部分皂由于添加石泥等不透光物质时,无法通过果冻现象来判断时,可通过脱模难易程度、固化速度以及其他使用性能来辅助判断;

冷制皂与热制皂的对比
根据弗格森的脂肪酸盐晶相理论,我们可以轻易得出冷热制皂的优缺点,以相同配方进行对比:
1、热制皂的清洁效果优于冷制皂,去油效果强,因此洗后发干,滋润度低于冷制皂;
2、冷制皂的皂化程度不如热制皂高,因此温和性不如热制皂,但是由于皂化不完全,还有部分油脂存在于皂中,对皮肤的滋润度高于热制皂;
3、热制皂的泡沫比冷制皂丰富。
3、热制皂脱模、固化周期长,但是成熟周期大大低于冷制皂,理论上热制皂脱模就可以使用,完全视固化时间而定。

至于热制皂是否对营养成分有损害作用,文献没有具体的数据,笔者不能妄下结论,个人认为总会有些影响,但是影响程度无法定量化给出。但基本的几个要点可以列出:
1、所有碘值高的油脂,热制和冷制肯定存在差异,高碘值的油脂易氧化,低碘值的相对不易氧化;
2、相同碘值情况下,短碳链油脂相对长碳链的油脂不易被氧化;
3、未精致油脂相对精致油脂,更容易酸败;
4、温度越高成分发生变化的比例越大。





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Lizzy荔小枝 发表于 2019-1-29 09:33:51 | 显示全部楼层
真正从本质上解惑,好棒
来自安卓客户端来自安卓客户端
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简4921 发表于 2019-3-22 08:57:20 来自手机APP | 显示全部楼层
好专业啊
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17538315508 发表于 2019-3-22 09:10:50 | 显示全部楼层
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雷萍 发表于 2019-3-30 15:22:30 | 显示全部楼层
坐等手工皂书籍出来
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