Sapuni

Sapuni predstavljaju metalne soli viših masnih kiselina. U užem smislu riječi sapuni su samo alkalne soli ovih kiselina, jer se jedino one koloidno rastvaraju u vodi i mogu se upotrijebiti kao sredstvo za pranje. Baš iz tih razloga sapuni su našli primjenu u svakodnevnom životu, zbog čega se i u velikoj mjeri koriste.

Sredstva za održavanje čistoće tijela i odjeće kod starih naroda bila su različita. Najčešće se tada koristila glina, pepeo nekih biljaka koji se pjeni, sokovi biljaka. Poznato je da su za sapune znali još i stari Egipćani. U prvo vrijeme sapun se radio od masti, ceđa i kreča. Međutim, industrijska proizvodnja sapuna razvija se početkom 20. stoljeća, tek nakon pronalaska Leblanove sode.

Sapuni se koriste kao sredstvo za pranje i čišćenje u domaćinstvima i industriji i njihova se upotreba zasniva na osobini da se oni koloidno rastvaraju u vodi i na taj način smanjuju površinski napon između vode ili masti ili drugih nečistoća, što omogućuje bolje namakanje kože ili tkanine. Na ovaj način se prljavštine lako uklanjaju, a masti i ulja se emulgiraju i tako odstranjuju. Alkalni sapuni se međutim, hidroliziraju, a oslobođene alkalije rastvaraju masti i ulja. Sapun prilikom pranja se dobro pjeni, što dokazuje da je dobar emulgator, a stvorena pjena sprečava taloženje oslobođenih čestica nečistoća. Osim za pranje i čišćenje, sapuni imaju i veliku primjenu u industriji koža, tekstilnoj industriji, metalurgiji, kemijskoj industriji itd.

U industriji sapuna se danas koriste dva postupka: 1) saponifikacija masti i ulja

C17H35 – COO – CH2 CH2 – OH

C17H35 – COO – CH + 3NaOH = 3C17H35COONa + CH – OH

C17H35 – COO – CH2 CH2 – OH

2) karbonatna saponifikacija, tj. neutralizacija slobodnih masnik kiselina

2C15H31COOH + Na2CO3 – 2C15H31COONa + H2O + CO2

Proizvodnja sapunaSirovine za izradu sapuna obuhvaćaju: masnoće, alkalije, pomoćna sredstva. Masnoće za proizvodnju sapuna uglavnom su ulja i masti. Od ulja dolaze u obzir samo ona koja nisu podesna za ishranu, uglavnom tehnička ulja biljnog i životinjskog podrijetla i to: laneno, kukuruzno, repino, ricinusovo i dr. kao i ulja iz tijela i organa morskih sisavaca. Masti se češće upotrebljavaju kao biljne, palmina i kokosova mast i hidrirane i sintetičke masti koje nastaju uvođenjem vodonika pod pritiskom u tekuća ulja (hidrirane masti) i oksidacijom parafina. Kao dodatak kod jeftinih vrsta sapuna koristi se kolofonij koji sadrži smolne kiseline.

Alkalije potrebne za saponifikaciju su: alkalni hidroksidi (natrijhidroksid NaOH) za izradu tvrdih sapuna, a kalijhidroksid KOH za izradu mekih sapuna. Osim toga, koristi se amonijska voda Na2CO3, ili potaša K2CO3 kao sredstva za saponifikaciju slobodnih masnih kiselina.

Pomoćne sirovine obuhvaćaju: natrijev klorid, vodu, sredstva za bijeljenje, boje, mirise, punila a u izvjesnim slučajevima i specijalne dodatka kao fenol, sublimat i dr. kod izrade medicinskih sapuna. Natrijev klorid se koristi za izdvajanje natrijevih sapuna dobivenih saponifikacijom. Električnim djelovanjem natrijevog klorida izdvaja se iz koloidnog vodenog rastvora sapun u vidu polutekuće mase – sapunske jezgre kao gornji sloj. Sredstva za bijeljenje se najčešće dodaju u vidu raznih oksidacijskih sredstava na primjer persulfita, dok su boje uglavnom prirodne organske. Mirisi se dodaju ili u vidu kompozicije mirisa. Kao punila najčešće se koriste vodeno staklo, škrob, kazein, želatin, šećer, talk i dr.

Tvrdi-jezgro sapuniDjelovanjem alkalija na masti i ulja nastaju soli masnih kiselina – sapuni uz izdvajanje glicerina. Ovaj proces se naziva saponifikacija. Ako se saponifikacija masti vrši djelovanjem natrijevog hidroksida, kuhanje sirovina se obavlja u otvorenim kotlovima uz postupno dodavanje vodenog rastvora natrijeva hidroksida. Zagrijavanje kotlova se vrši parnim cijevima a miješanje se postiže direktnim uvođenjem vodene pare. Po završenoj saponifikaciji dobiva se homogena emulzija koja se naziva sapunski lijepak. Dodavanjem kuhinjske soli vrši se isoljavanje sapuna i izdvajaju se u dva sloja. Gornji sloj je sapunska jezgra, a donji sloj je vodeni rastvor glicerina, kuhinjske soli i viška natrijeva hidroksida. Donji sloj naziva se glicerinska podlužnica, i ona se odnosi na dalju preradu u cilju izdvajanja glicerina.

Meki-mazivi sapuniDok se za izradu tvrdih jezgro-sapuna upotrebljavaju bolje čvršće masnoće, dotle se za meke sapune koriste jedinjenja ulja (sojino, laneno, konopljino) koja se kuhaju sa kalijevim hidroksidom. Po završenoj

saponifikaciji, ne vrši se isoljavanje, nego se cjelokupna topla sapunska masa u tekućem stanju lijeva u posude, gdje se vrši očvršćivanje.

Očvrsnuti sapuni sadrže oko 40% vezanih masnih kiselina i svu podlužnicu (vodu, glicerini, slobodne alkalije) i mogu biti svijetle, žute ili zelene boje, koja potiče od raznih stupnjeva čistoće upotrebljenih ulja. Mekim sapunima se dodaju punila kao: talk, kreda, kaolin, kao kolofonij da bi se bolje pjenili. Od 100 kg masnoće dobiva se oko 300 – 400 grama sapuna.

Toaletni sapunZa proizvodnju toaletnih sapuna koriste se najkvalitetnije sirovine koje moraju biti vrlo čiste. U ovu svrhu se koriste: palmina mast, prešani loj i maslinovo ulje. Saponifikacijom i isoljavanjem dobiva se veoma čist jezgro-sapun, koji se dalje prerađuje sjeckanjem u listiće i sušenjem kako bi se sadržaj smanjio na 8 – 15%. Osušenom sapunu se dodaju mirisi i boja, pa se dobivena masa gnječi i na kraju preša u komade određenog oblika i veličine. Ova vrsta sapuna sadrži najveći procenat vezanih masnih kiselina (75 – 80%)

Providni ili glicerinski sapuniOvi sapuni imaju staklast izgled i prozračni su, a izrađuju se kao neisoljeni sapuni, uz dodatak alkohola, glicerina ili šećera. Ovi dodaci sprečavaju kristalizaciju alkalnih soli masnih kiselina.

Laki-plivajući sapuniOvi sapuni se izrađuju upuhivanjem zraka u tekući sapun, čime se zapremina povećava i mjehurići zraka ostaju i nakon hlađenja. Na ovaj način se dobiva šupljikava masa koja uobličavanjem daje sapun koji pliva na vodi.

Medicinski sapuniMedicinski sapuni proizvode se od običnog toaletnog sapuna uz dodatak dezinfekcijskih ili ljekovitih sredstava, pa se prema tome dijele na dezinfekcijske i ljekovite sapune. Prvi sadrže: formalin, sublimat, karboksilnu kiselinu, katran, jod, itd., a drugim se dodaje terpentin, sumpor i druga ljekovita sredstva.

Sapuni za brijanjeOni se izrađuju od masnoća sa većim sadržajem stearinske kiseline, s obzirom da njene alkalne soli, daju gustu i trajnu pjenu koja se sporo suši. Obično se u tu svrhu uzima kokosova mast, a saponifikacija se vrši miješanjem natrija i kalij hidroksida.

Tekstilni sapuniMogu biti čvrsti natrijevi ili meki kalijevi sapuni. Oni ne smiju sadržavati punila i moraju biti čvrsti i neutralni. Prema upotrebi oni se dijele na: sapune za pranje vune, prirodne svile, sapuni za pranje ispredenih vlakana od mehaničkog ulja itd.

Sapunski praškoviMješavine sode i vodenog stakla i sadrže često i sredstva za bijeljenje, npr. natrijperborat. Dobivene sirovine se kuhaju i po dobivanju tvrdog sapuna mase se melju ili polveriziraju rasprašivanjem.

Metalni sapuniPredstavljaju sapune zemnoalkalnih i teških metala, koji se malo ili uopće ne rastrvaraju u vodi. Tako se npr. olovni sapuni zbog svoje ljepljivosti koriste za proizvodnju medicinskih flastera, izolir-traka, aluminijski sapuni za impregniranje tkanina, manganov i kobaltov sapun za proizvodnju firnisa itd.

Deterdženti

Pored sapuna i deterdženti se mogu koristiti kao sredstva za pranje, jer i oni imaju slično djelovanje kao i sapuni. To su sintetička sredstva za pranje, koji smanjuju površinski napon i pomažu močenje i emulgiranje, skidaju nečistoću i stvaraju pjenu. Materije sa ovim spomenutim osobinama ne spadaju u grupu sapuna i nazivaju se deterdženti ( od latinske riječi detergere – čistiti ). Karakteristika deterdženata je da snižava površinski napon između tečnosti i zraka ili čvrstog tijela, između dvije tečnosti itd. uslijed čega dolazi do namakanja.. Voda s deterdžentom lakše moči tkaninu nego čista voda.

Prvi sintetičko proizvodi potiču iz 1860. g. Po kemijskom sastavu to su bila sulfidna ulja, koja su dobivena djelovanjem sumporne kiseline na ricinusovo ulje. Međutim, tek 1930. g. može se smatrati godinom u kojoj počinje razvitak i proizvodnja deterdženata, s obzirom da je onda proizvedena nova površinski aktivna materija, tako da proizvodnja deterdženata raste, naročito za vrijeme drugog svjetskog rata, zbog oskudice u mastima i uljima. To je bilo sasvim razumljivo jer su se deterdženti proizvodili od znatno jeftinijih sirovina.

Deterdžent treba imati slijedeće osobine: 1) da se dobro moči, 2) da prodire i odvaja prljavštinu sa površine i da je suspendira, tako da se ona može mehanički odstraniti. Deterdženti su po kemijskom sastavu obično soli natrija i organskih sulfokiselina, sa općom formulom R–CH2SO2ONa gdje je R alifatični ili aromatični radikal, a koji se odlikuje velikim afinitetom prema masnoćama sa kojima se vezuje, dok je ostatak – CH2SO2ONa sam deterdžent.

Deterdženti se dobivaju na više načina, pa se i međusobno razlikuju po kemijskom sastavu i načinu dobivanja.

1. Metoda po Reedu obuhvaća dobivanje deterdženata tipa mersolata sulfuriranjem

RH + SO2 + Cl2 = RSO2 + HCl

Gdje je R – parafinski ostatak s ravnim nizom. Reakcija se ubrzava djelovanjem ultraljubičastih zraka. Ukoliko se u jedinjenju RSO2Cl klor zamijeni hidroksidnom grupom (OH) dobiva se jedinjenje tipa RSO2OH. Daljnjom zamjenom vodikovog atoma u hidroksilnoj grupi natrijem (Na) dobiva se odgovarajuća natrijeva sol – RSO2ONa, koja se naziva mersolat. Karakteristika ovih jedinjenja je da se ponašaju kao kvalitetna sredstva za pranje i to i u tvrdoj vodi, bez mirisa su i upotrebljavaju se za pranje ambalaže u kojoj se pakuju životne namirnice.

2. Metoda sulfuriranja olefina po ovoj metodi se proizvode deterdženti tipa tipola, kod kojih se polazi od nezasićenih ugljikovodika – olfeina dobijenih krekovanjem mazuta. Na olfeine se djeluje sumpornom kiselinom pri čemu dolazi do slijedeće kemijske reakcije:

R – CH = CH2 + H2SO4 = R – CH – CH3

OSO3H

Ako se na nastalo jedinjenje R – CH – CH3 dalje djeluje sa

natrijhidroksidom dolazi do OSO3H stvaranja deterdženata tipa „Tipol“

R – CH – CH3 + NaOH = R – CH – CH3 - H2O

OSO3H O – SO3Na

Ovaj deterdžent se pokazao kao izvanredno sredstvo za pranje i ima vrlo široku primjenu, naročito u tekstilnoj industriji za pranje sirovina, prediva i tkanina.

Deterdžentima se dodaju izvjesne supstance koje povećavaju aktivnost a jeftine su kao: natrijev sulfat, fosfati, kao i natrijski silikat koji sprječava korozivno djelovanje na strojeve za pranje. Pored toga, upotrebljavaju se i drugi dodatci, koji povećavaju suspenzijsku i emulgacijsku moć deterdženta, kao i boja koja daje bjelinu i naročiti sjaj.

Za razliku od sapuna koji imaju niz nedostataka, koji se i ogledaju u gubitcima pri pranju u tvrdoj vodi, i koji se ne mogu upotrijebiti u morskoj vodi i kiselim rastvorima i koji troše za svoju proizvodnju dosta masti i ulja, deterdženti imaju niz prednosti i upotrebljavaju se u svim slučajevima gdje je primjena sapuna ograničena.

Deterdženti daju praktično neutralno vodene rastvore i stvaraju rastvorljive kalcijeve i magnezijeve soli, te se mogu upotrijebiti i u tvrdoj vodi. Međutim, pranje se sa uspjehom može obaviti i u slanoj vodi. Dobra strana deterdženata je da nemaju miris ni okus, pa su zbog toga našli primjenu za pranje ambalaže u kojima se čuvaju pića i razni prehrambeni proizvodi, koji imaju sposobnost da prime miris i okus sredine u kojoj se nalaze.

Prodaja deterdženata se vrši u prahu ili rastvoru. Njihova je primjena velika. Upotrebljavaju se u kozmetici, farmaciji, domaćinstvima, u tekstilnoj

industriji, industriji koža, automobila, praonicama. Neke vrste deterdženata imaju baktericidno djelovanje, pa se koriste u bolnicama, za pranje kože pri raznim oboljenjima, za pranje staklene ambalaže koje mogu biti inficirane. Međutim, ovi deterdženti su relativno skupi. Broj deterdženata je veliki i poslijednjih godina je porastao. U prometu se nalazi preko 500 vrsta raznih deterdženata. Danas je u svijetu poznata činjenica da količina proizvedenog sapuna opada ili ne raste, dok proizvodnja deterdženata raste.