Technologia mydeł i

preparatów

kąpielowych

Środki powierzchniowo

czynne

O czym będę opowiadała?

1. Środki powierzchniowo czynne
 Budowa
 Podział
2. Mechanizm działania SPC
3. Mydła
 Definicja mydła
 Krótka historia mydła
 Podział mydeł
 Wady i zalety mydeł
 Otrzymywanie i produkcja
 Receptury mydeł

Środki powierzchniowo czynne

SPC

- Nazywane inaczej: surfaktanty.
- Są to związki chemiczne, mające

budowę amfifilową, dzięki której
gromadzą się na granicy faz
zmniejszając napięcie
powierzchniowe cieczy.

Co to jest napięcie powierzchniowe?

Napięcie powierzchniowe jest rezultatem oddziaływań
międzycząsteczkowych.
Owe zjawisko fizyczne występuje w miejscu styku powierzchni
cieczy z ciałem stałym, gazowym bądź z inna cieczą.
Na cząsteczki położone na powierzchni cieczy działa siła
wypadkowa skierowana prostopadle do powierzchni cieczy dążąc
do zmniejszenia swobodnej powierzchni cieczy.

SPC

- Charakteryzują się amfifilową,

amfipatyczną budową cząsteczek

- Oznacza to, że cząsteczka

surfaktanta składa się z części
hydrofilowej (lipofobowej,
liofobowej), silnie polarnej, która
wykazuje silne powinowactwo do
wody, nie miesza się z tłuszczami
oraz

- z części hydrofobowej (liofilowej),

niepolarnej lub słabo polarnej,
wykazującej powinowactwo do
tłuszczów, nie miesza się z wodą

SPC

- Część hydrofilową stanowią grupy:
 Kwasowe: siarczanowa –OSO

3

H,

karboksylowa –COOH, fosforanowa –PO

4

H

2,

sulfonowa –SO

3

H,

 Zasadowe: grupa aminowa pierwszorzędowa

–NH₂, gr. aminowa drugorzędowa =NH, gr.
aminowa trzeciorzędowa ΞN, grupa aminowa
czwartorzędowa ΞN+, grupa pirydyniowa

 Obojętne: grupy łączące –CO-NH-, grupa

wodorotlenowa –OH, grupa eterowa

SPC

-grupy hydrofobowe są pochodzenia

węglowodorowego, są to :

 Proste lub rozgałęzione grupy

alkilowe, których łańcuch węglowy
zawiera od 8-18 atomów węgla

 grupy alkiloarylowe zawierające

pierścienie aromatyczne benzenu,
toluenu, fenolu, naftalenu i
pirydynę

Wykorzystywanie SPC w życiu

codziennym

 zastosowanie w chemii gospodarczej jako środki

piorące, myjące, czyszczące

 w procesach przemysłowych jako środki pianotwórcze

(dodatki utrwalające pianę), emulgujące (utrwalające
emulsje, np. w farbach, kosmetykach i w przemyśle
spożywczym), przeciwwapienne

 w kosmetyce jako żele do mycia ciała, szampony
 do pielęgnacji samochodów preparaty czyszczące do

kół bądź płyny do mycia szyb

 chemiczne środki chwastobójcze (herbicydy)
 chemiczne środki owadobójcze (insektycydy

)

Podział surfaktantów

1. Ze względu na budowę chemiczna/dysocjację

elektrolityczną;

 Anionowe surfaktanty
- Zawierają kwasową grupę hydrofilową
- Ulegają dysocjacji z wytworzeniem ujemnie naładowanych

jonów (anionów), które są grupą aktywną

- Ujemnie naładowane jony przyciągają dodatnio naładowane

przeciwjony (kationy) z roztworu wodnego

- Mają bardzo dobre działanie czyszczące
- Dobrze się pienią
- Występują w większości szamponów i płynów pod prysznic
- przykłady: mydła potasowe, sodowe, oleje i tłuszcze

siarczanowe, amidy sulfonowane i siarczanowane i inne

Podział c.d.

 kationowe surfaktanty
- Posiadają grupę hydrofilową o

właściwościach zasadowych

- Po dysocjacji tworzą dodatnio naładowany

jon surfaktanta (kation) i przyciągają
ujemnie naładowane przeciwjony z roztworu
wodnego

- Surfaktanty kationowe mają właściwości

bakteriostatyczne

- Służą głównie do dezynfekcji oraz jako

środki antyseptyczne w produkcji
kosmetyków i w medycynie

- Przykłady: sole sulfonowe, sole fosfoniowe,

aminy, sole i zasady z azotem IV-rzędowym

Podział c.d.

 amfoteryczne surfaktanty
- Zawierają w cząsteczce jednocześnie grupy

hydrofilowe o charakterze kwasowym
(anionowe) oraz zasadowym (kationowe)

- W zależności od pH środowiska ulegają

dysocjacji dając SPC o właściwościach
kationowych lub anionowych

- Zapewniają łagodne oczyszczanie
- Dobrze się pienią
- Przyjazne dla skóry

Podział c.d.

 niejonowe surfaktanty
- Nie ulegają dysocjacji
- Mają budowę składnika hydrofobowego

podobną jak w SPC jonowych, ale nie
zawierają dysocjujących grup hydrofilowych

- Mają lekkie działanie czyszczące
- Słabo się pienią
- Przykłady: saponiny, estry kwasów

tłuszczowych z alkoholami

Podział c.d.

2. Podział ze względu na główne

funkcje użytkowe:

 monofunkcyjne – dominuje tutaj

cecha związana z aktywnością
powierzchniową związku

 wielofunkcyjne – one spełniają

jeszcze inne ważne funkcje, np.
związki myjąco-odkażające, myjąco-
odkażająco-antyelektrostatyczne

Podział c.d.

3. Ze względu na zastosowanie środków

powierzchniowo czynnych wyróżniamy SPC:

- Piorące
- Myjące
- Myjąco-odkażające
- Myjąco-czyszczące
- Pianotwórcze
- Emulgujące
- Dyspergujące
- Zwilżacze
- Anty-elektrostatyczne

Mechanizm działania

surfaktantów

Mechanizm działania surfaktantów
opiera się na zasadzie „podobne
rozpuszcza podobne”.
Niepolarny koniec każdej
cząsteczki poszukuje środowiska
niepolarnego.
Jeżeli w roztworze nie ma innych
podobnych substancji to
niepolarne końce gromadzą się
obok innych niepolarnych części
cząsteczek surfaktanta. Powstaje
micela.

Tworzenie miceli

Końce polarne SPC ustawiają się na zewnątrz w
kierunku polarnego rozpuszczalnika (wody). Dodatnie
jony (sodowe lub potasowe) przechodzą do roztworu
a na powierzchni miceli powstaje ładunek ujemny.
Micele są rozproszone ze względu na wzajemne
odpychanie się ładunków jednoimiennych.

Cząsteczki
substancji
powierzchniowo
czynnych
zachowują się
podobnie na
powierzchni
roztworu, tzn.
części
hydrofilowe
skierowane są w
stronę wody.

Usuwanie brudu

-Część niepolarna (hydrofobowa, „nie lubiąca wody”),

czyli łańcuch węglowodorowy surfaktantu przyczepia
się do cząsteczki brudu (np. tłustego osadu) tworząc
micelę mydła

-Powstaje wtedy warstwa graniczna od strony

cząsteczki brudu.

-Zgromadzony na powierzchni jednoimienny ładunek

ujemny uniemożliwia zlepianie się kropelek oleju.

-Wytwarza się trwała emulsja oleju i wody

nierozpuszczalna w wodzie, dzięki czemu można ją
łatwo usunąć zmywając wodę w której zawiera się
owa emulsja.

Usuwanie brudu c.d.

Mydła

- Należą do anionowych substancji

powierzchniowo czynnych (obniżają
napięcie powierzchniowe wody)

- Są to sole sodowe lub potasowe

wyższych kwasów tłuszczowych (od
12-18 atomów węgla) o wzorze
ogólnym

: CH₃(CH₂)nCOO¯M⁺

„n”

• N=10 kwas laurynowy
• N=12 kwas mirystynowy
• N=14 kwas palmitynowy
• N=16 kwas stearynowy
• N=18 kwas arachidowy

• M+= kation organiczny lub nieorganiczny

W skład mydeł wchodzą też sole takich
nienasyconych kwasów karboksylowych jak
oleinowy, linolowy, linolenowy.

• Kationami w solach kwasów

tłuszczowych są zwykle: Na⁺, K⁺,
Ca²⁺, Zn²⁺, Al³⁺, Mg²⁺

• Oraz kationy amoniowe: np.

HN⁺(CH₂CH₂OH)₃

Krótka historia mydła

Początki powstania
mydła sięgają
prawdopodobnie do
czasów starożytnych
Sumerów.
Zamieszkiwali oni tereny
Mezopotamii.
Wytwarzali już mydła z
popiołów drzew, olejów
roślinnych i ługu, które
początkowo miały
postać szarej pasty,
używanej w celach
leczniczych.

Historia mydła c.d.

Pliniusz Starszy - Rzymski pisarz,
uczony i historyk, badacz przyrody i
geograf twierdził, że Galowie
zamieszkujący obecne tereny Francji
używali popiołu bukowego. Dzięki
niemu rozjaśniali włosy. Mydło służyło
do mycia rąk, włosów i prania.

Historia mydła c.d.

W starożytnej Grecji i Rzymie do
mycia używano oliwy z oliwek.
Smarowano nią ciało, a następnie
nacierano piaskiem. Później zażywano
opłukującej kąpieli w ciepłej lub
zimnej wodzie.

Starożytni Egipcjanie używali do
mycia wodę z roztworem sody.

Historia mydła c.d.

Fenicjanie stosowali do
mycia mieszaninę tłuszczu
koziego i popiołu z roślin a
ponieważ trudnili się oni
kupiectwem ich wynalazek
szybko rozpowszechnił się
po świecie.

Historia mydła c.d.

Mydlanym potentatem stała
się jednak Hiszpania.
Znajomość technologii
wytwarzania mydła
zawdzięczali Hiszpanie
panowaniu Arabów na
Półwyspie Iberyjskim. Bardzo
duże znaczenie miało również
dla Hiszpanii jej położenie
geograficzne, ponieważ
zapewniało dostęp do
najlepszych surowców
naturalnych (m.in. sody z
roślin morskich).

Historia mydła c.d.

Pierwsze mydlarnie w Polsce
powstały w XIV wieku. Mydła
wyrabiano z glinki, ługu, kwasu z
kiszonej kapusty.

Mydło było bardzo drogim
i luksusowym towarem.

Historia mydła c.d.

Dopiero wynalazek Nicolasa
Leblanca - „sztuczna soda” -
sprawił, że mydło stało się
tańsze w produkcji i przez to
powszechnie dostępne.

Wiek XIX przynoszący
dalszy postęp techniczny
sprawił, że mydło można już
było wytwarzać z
chemicznych surowców
zamiast tych naturalnych.
Kolejne stulecie – wiek XX –
przyniósł wynalezienie
detergentu.

Podział mydeł

Ze względu na rodzaj metalu alkalicznego obecnego w mydłach

Mydła sodowe:

- Białe i twarde

- Są stałe w temp.

pokojowe

- Rozpuszczają się w

wodzie

- Produkuje się z

nich mydła w

kostkach

Mydła magnezowe:

-są ciekłe w temp.

pokojowej

-produkuje się z

nich szampony,

mydła w płynie,
płyny do kąpieli

Mydła litowe:

- Półciekłe w temp.

pokojowej

- słabo

rozpuszczalne w

wodzie

- nie są stosowane

jako środki myjące

a jako litowe

smary łożyskowe

Mydła

potasowe

:

-miękkie,

maziste

-zwane

mydłem

szarym

-

rozpuszczaln

e w wodzie

Mydło wapniowe:

-rozp. W wodzie

-tworzy się najczęściej

w reakcji mydła np.

potasowego CaCl

(zawartego w twardej

wodzie). W wyniku r-cji

wytrąca się mydło

wapniowe (nierozp. W

wodzie) w postaci tzw.

„kłaczków”

Podział mydeł

I.

Ogólny podział mydeł:

1.

mydła metaliczne:

- nie rozpuszczają się w wodzie
-wykorzystywane jako sykatywy (materiał

przyspieszający schnięcie farb
olejnych) w przemyśle lakierów oraz
jako katalizatory,

-wykorzystywane w przemyśle

tłuszczowym i w kosmetyce

2. mydła alkaliczne –

-rozpuszczają się w wodzie, są to np.

maziste mydła potasowe (mydło
ciekłe) czy stałe mydła sodowe
(mydło toaletowe),

-wykazują właściwości piorące w

miękkiej wodzie i w środowisku
zasadowym.

-Otrzymywane są z tłuszczów

jadalnych

3.mydła aminowe-

-posiadają cechy mydeł alkalicznych,

ale mają mniejszą alkaliczność
hydrolityczną

II. Podział ze względu na

konsystencję:

1. Twarde (sodowe)
2. Miękkie (potasowe)

Twardość zależy od zasady zastosowanej do
zmydlania oraz w pewnym stopniu od użytego oleju.

W tzw. procesie gorącym wytwarza się mydła
twarde. Proces ten polega na zmydlaniu tłuszczów w
temp.

70-90st.C

do końca. Po tym oddziela się

wydzielone mydło od roztworu gliceryny przez
wysolenie przy użyciu roztworu NaCl.

Mydła miękkie powstają w procesie
zimnym, który polega na niecałkowitym
zmydlaniu tłuszczów w temp.

40-60st.C

.

Gliceryny, która się wydzieliła nie oddziela
się. Wytworzone zaś mydło wlewa się do
form i pozostawia, aby „dojrzało”. W trakcie
„dojrzewania” zachodzi całkowite zmydlenie.

w ten sposób produkowane są znane mydła
„

marsylskie

”.

III. Ze względu na rozpuszczalność

w wodzie:

1. Nierozpuszczalne
- Wapniowe
- Glinowe
- magnezowe
2. Rozpuszczalne
- Potasowe
- Sodowe
- amonowe

IV. Ze względu na sposób

wytwarzania

1. Rdzeniowe:
- Otrzymywane przez reakcje zmydlania

tłuszczów obojętnych lub kwasów
tłuszczowych ługiem.

- Po zmydleniu oddzielone zostaje mydło

właściwe od gliceryny oraz nadmiaru ługu
poprzez wysalanie za pomocą NaCl

- Zawartość kwasów tłuszczowych min. 63%
- Nie zawiera środków obciążających

2. Półrdzeniowe:
- Powstają tak samo jak rdzeniowe,

jednak wysalanie wykonuje się z taką
ilością NaCl, która nie wystarcza do
wysolenia mydła na gorąco.

- Podczas stygnięcia mieszaniny

zachodzi częściowe wysalanie

- Zawiera pewne ilości szkła wodnego

jako substancji obciążającej

3. Klejowe
A. twarde:
- Surowcem podstawowym jest olej

kokosowy,

Jest on otrzymywany przez gotowanie tłuszczu

z ługiem lub mieszanie „na zimno”

- Duża zawartość szkła wodnego, gliceryny,

zanieczyszczeń, ługu oraz środków
obciążających (glina)

- Od 15-powyżej 60% kwasów tłuszczowych

B. miękkie, maziste mydła

potasowe

- Olej lniany lub sojowy- surowiec

podstawowy

- Zmydla się w tym przypadku tłuszcze

z NaCl

- Zawiera ok.40% kwasów

tłuszczowych

- Brak zanieczyszczeń i substancji

obciążających

V. Ze względu na

zastosowanie:

1.

Lecznicze:

– posiadają substancje przeciwgrzybicze, dezynfekujące,

łagodzące podrażnienia, nawilżające, przeciwpotne

-zawierają wyciągi roślinne i ziołowe oraz leki naturalne
-mydła aromaterapeutyczne zawierające olejki

eteryczne;

-wykorzystywane do higieny intymnej, cery trądzikowej

oraz mające działanie przeciwpotne

-mydła posiadające składniki stosowane w kosmetykach

lub farmaceutykach, np. triclosan przeciwbakteryjny

2. Toaletowe:
- Produkowane są z tłuszczy zwierzęcych i

oleju kokosowego

- Nie posiadają substancji obciążających,

takich jak wolny ług bądź nie zmydlony
tłuszcz

- Posiadają substancje uszlachetniające:

barwniki, lanolinę, substancje zapachowe,
glicerynę, spirytus, cukier (w mydłach
przezroczystych).

3. Gospodarcze
- Są to mydła niskiej jakości, głównie

klejowe

- stosowane w gospodarstwach

domowych

- Służą np. do prania
- Zawierają dużo zanieczyszczeń, ługu

oraz substancji obciążających

Wady i zalety mydeł

 Wady mydła:
- wzrost pH skóry podczas mycia

mydłem

- Wysusza skórę i powoduje jej pękanie
- Tworzenie się osadu wapniowego w

twardej wodzie (skóra staje się
szorstka i skłonna do podrażnień)

Zalety mydeł

 zdolność mycia, prania
 łatwość wypłukiwania
 właściwości emulgujące
 zapewnia trwałość piany
 działania lecznicze (dezynfekuje,

działa przeciwtrądzikowo,
bakteriobójczo itp.)

Otrzymywanie i produkcja

mydła

I. Surowce
 Organiczne
• Tłuszcze i oleje, które podzielone zostały na

grupy, wg których określa się jakość mydła

• Substancje, które zastępują surowiec

tłuszczowy, są to np. kwasy żywiczne w
postaci oleju toaletowego i kalafonii

Kalafonia zwiększa zdolność pienienia się

mydła i nadaje mu odpowiednią
konsystencję

 nieorganiczne
• Wodorotlenek sodu (NaOH) – proces

zmydlania

• Wodorotlenek potasu (KOH) proces

zmydlania

• Chlorek sodu (NaCl) – proces

wysalania

• Węglan sodu kalcynowany lub

krystaliczny (Na₂Co₃)

 substancje uszlachetniające
-Barwniki lub ich mieszaniny (często

dodawana biel tytanowa)bardzo
często dodaje się biel tytanową

-Mydła marmurkowe, w pasy, mydła

wielokolorowe (nierównomierne
dodawanie barwnika i niekompletne
mieszania)

-Wprowadza się również do wytłaczania

płatki w kilku kolorach

• Surowce pomocnicze – skrobia
• Wypełniacze – etanol, cukier,

gliceryna, sorbitol (mydła
transparentne)

• Plastyfikatory – środki zmiękczające,

emulgujące, nadające mydłu
odpowiednią elastyczność; np.
lanolina, parafina

• Olejki eteryczne (np. olejek

sandałowy, irysowy, różany,
lawendowy) lub sztuczne aromaty,
takie jak kumaryna, wanilina,
terpineol

• Środki antyseptyczne: przeciwpotne,

przeciwgrzybiczne, dezynfekujące,
dezodorujące

• Dodatki z funkcją ścierną naskórka:

otręby, płatki owsiane, proszek
marmurowy, trociny, otręby
migdałowe

• Dodatki do celów ozdobnych: kwiaty,

zioła, pestki, kawałki suszonych
owoców

Produkcja mydła

Etapy:

1. Etap warzenia mydła oraz gotowania –

w tym procesie należy zmydlić surowce
tłuszczowe oraz wytworzyć masę mydlaną.

a) Zmydlanie (20%)
- Proces przebiegający dość szybko
- Podgrzewa się tłuszcz (łój) olej kokosowy i

palmowy z odrobiną stężonego NaOH (ług
sodowy) i wodą do chwili sklejenia się
otrzymanej masy

Produkcja mydła

Etapy:

b) Gwałtowne zmydlanie
- Podczas ciągłego mieszania dodaje

się resztę tłuszczu i ługu

- Czas tego procesu wynosi 2-5 godzin
- Przeprowadzany jest w urządzeniach

periodycznych

Produkcja mydła

Etapy:

c) Domydlanie
- Dodaje się w tym procesie wodę

nieustannie mieszając do czasu, aż
cała masa mydlana będzie się
ciągnąć jak nitka

- Proces ten przebiega dość opornie ze

względu na spadek stężenia
substancji reagujących oraz ze
względu na dużą lepkość ośrodka

Produkcja mydła

Etapy:

2) Etap wysalania – czyli wydzielanie mydła z

mieszaniny poreakcyjnej

- Solanka lub stała sól dodawana jest okresowo

przy ciągłym mieszaniu zawartości

- Wytrąca się mydło i wypływa na górę
- W ciągu kilkudziesięciu minut powstają dwie

warstwy: mydlana i ług spodni zawierający
glicerynę

- Następnie ług spodni zostaje usunięty, wysalanie

powtarza się jeszcze kilka razy

- Otrzymuje się tzw. wysół

Produkcja mydła

Etapy:

3) Etap chłodzenia, krojenia,

przechowywania i pakowania

Surowce pomocnicze do produkcji

mydła:

 kalafonia
Szkło wodne (krzemian sodowy) –

wypełniacz

Sól kamienna (NaCl) – dodanie soli

kamiennej powoduje wysalanie

Reakcja zmydlania

Receptury mydeł

 zwykłe mydło:
• Smalec lub łój wołowy 225 g
• Ług:
woda destylowana 175 ml
Wodorotlenek sodu 31,0 g
-Temperatura zmydlania 45-50st.C
-czas gęstnienia ok. 45 min
-dojrzewanie 3 tygodnie

Receptury c.d.

 mydło peelingujące kawa-kakao

(receptura podana na pięć 110 gramowych kostek mydła)

• Oliwa z oliwek 240 g
• Olej kokosowy z kopry 100 g
• Olej palmowy (z nasion) 20 g
• Olej ryżowy 20 g
• Nierafinowane masło karite 20 g
• Ług (obliczony dla 6% nadmiaru tłuszczu):
Woda destylowana 152 g
Wodorotlenek sodu 55,9 g
• Składniki dodatkowe:
Kakao naturalne 1 łyżka
Zmielona kawa 2 łyżki

Receptury c.d.

 mydło czekoladowe:
• Oliwa z oliwek 200 g
• Olej kokosowy z kopry 100 g
• Nierafinowane masło kakaowe 80 g
• Olej ryżowy 20 g
• Ług (obliczony dla 5 % nadmiaru

tłuszczu):

Woda destylowana 152 g
Wodorotlenek sodu 56 g

Receptury c.d.

 mydło oliwkowe z woskiem pszczelim:
• Oliwa z oliwek 225 g
• Wosk pszczeli 15 g
• Olej palmowy 15 g
• Ług:
Woda destylowana 120 ml
Wodorotlenek sodu 29,8 g

Temperatura zmydlania 60-65st.C, szybkie
gęstnienie zmydlanej mieszaniny (10-20 min),
wysychanie w formie 48 godzin.