Fettsäuren und Seifeneigenschaften: was die Kennzahlen bedeuten

Ein Öl wirkt sich auf die Seife nur über die Fettsäuren aus, die es mitbringt. Wenn Sie wissen, was jede Säure bewirkt und wie ein Rechner aus Säuren fünf Kennzahlen macht, können Sie ein Rezept auf einen Blick lesen und sehen, wo die Zahlen nichts mehr bedeuten.

Zwei Eigenschaften entscheiden fast alles

Die Fettsäuren beim Seifensieden unterscheiden sich in zweierlei Hinsicht: wie lang die Kette ist, von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen bei den wichtigsten, und wie viele Doppelbindungen sie trägt, von keiner bis drei. Ricinolsäure aus Rizinusöl bringt ein drittes Merkmal mit, eine Hydroxylgruppe auf halber Länge.

Die Wirkung der Kettenlänge zeigt sich daran, wie bereitwillig sich die jeweilige Natriumseife löst. Unterhalb einer Temperatur, die man ihren Krafft-Punkt nennt, löst sich eine Seife kaum; darüber bildet sie Mizellen und schäumt. Bei den gesättigten Natriumseifen steigt der Krafft-Punkt mit der Kettenlänge steil an: etwa 25 °C für Laurat (C12), 45 °C für Myristat (C14), 60 °C für Palmitat (C16) und 71 °C für Stearat (C18). Beim warmen Waschen ist Laurat also sofort gelöst, was schnellen, üppigen Schaum und starke Fettlösekraft bedeutet, während sich Stearat kaum löst; das lässt ein Stück lange halten und steuert in einer Mischung einen langsamen, feinen, cremigen Schaum bei.

Eine Doppelbindung in ihrer üblichen natürlichen Form knickt die Kette, und geknickte Ketten können sich nicht zu einem dichten Kristall packen. Natriumoleat löst sich deshalb weit leichter als Natriumstearat, die gesättigte Seife derselben Länge, und fühlt sich mild und glitschig an, und ein Stück, das reich daran ist, bleibt weich, bis es sein Wasser verloren hat. Jede weitere Doppelbindung macht die Seife noch weicher und, wie ein späterer Abschnitt erklärt, schneller ranzig.

Echte Seife ist immer eine Mischung, und Mischungen bilden nicht einfach den Durchschnitt. Forscher von Unilever haben die Mischung aus Natriumlaurat und Natriumoleat gemessen, die Seifenchemiker das Eutektikum des Seifensieders nennen, und fanden ihren Krafft-Punkt bei etwa halb und halb um mehr als 15 °C abgesenkt. Auch für die Milde spielt die Mischung eine Rolle. Reines Natriumlaurat reizte in einem wiederholten offenen Expositionstest die Haut der meisten Probanden, und die Autoren mahnten, dass gewöhnliche Seife, eine Mischung weniger reizender Kettenlängen, nicht nach diesem Ergebnis beurteilt werden kann.

Die acht Säuren auf einen Blick

Spannen aus den Codex-Standards und den anderen Primärdokumenten auf der Seite jedes Öls; Sheabutter nach Akihisa et al. (2010).

Zwei weitere Säuren verdienen eine Zeile. Kokosöl besteht zu 5–10 % aus Caprylsäure (C8) und zu 5–8 % aus Caprinsäure (C10), deren Seifen noch löslicher sind, und die Kennzahlen rechnen sie nirgendwo hinzu.

Watson beschreibt den Unterschied im Schaum ganz schlicht: lockerer, großblasiger Schaum von Kokos- und Palmkernöl und ein dichterer, stabilerer Schaum von Ölen wie Olivenöl.

Wie die fünf Kennzahlen entstehen

Die Kennzahlen sind einfache Summen von Fettsäureanteilen in der Mischung, also im Profil jedes Öls, gewichtet nach seinem Anteil an den Ölen:

• Härte = Laurin- + Myristin- + Palmitin- + Stearinsäure
• Reinigend = Laurin- + Myristinsäure
• Pflegend = Öl- + Linol- + Linolen- + Ricinolsäure
• Schäumend = Laurin- + Myristin- + Ricinolsäure
• Cremig = Palmitin- + Stearin- + Ricinolsäure

Bei der Seife 40/30/30 enthält die Mischung 14,8 % Laurinsäure, 6,1 % Myristinsäure, 21,2 % Palmitinsäure, 3,4 % Stearinsäure, 41,9 % Ölsäure, 8,6 % Linolsäure und 0,3 % Linolensäure. Die Härte ist 14,8 + 6,1 + 21,2 + 3,4, was der Rechner auf 45 rundet; Reinigend und Schäumend liegen beide bei 21, Pflegend bei 51, Cremig bei 25. Unsere klassische Seife aus Oliven-, Kokos- und Palmöl tauscht 5 % des Kokosöls gegen Rizinusöl, was Schäumend und Cremig über Reinigend hebt.

Sehen Sie sich die Formeln noch einmal an, und die fünf Namen entpuppen sich als vier Summen in verschiedenen Kombinationen: das Paar aus Laurin- und Myristinsäure, das Paar aus Palmitin- und Stearinsäure, Ricinolsäure und die ungesättigten C18-Säuren. Härte und Pflegend sind beinahe Spiegelbilder, weil sie zusammen fast jede Säure in den meisten Ölen erfassen; bei der Seife 40/30/30 ergeben sie zusammen 96, und die fehlenden paar Prozent sind Säuren, die die Konvention ignoriert. Die empfohlenen Bereiche sagen dasselbe zweimal: Härte 29–54 und Pflegend 44–69 ergeben an beiden Enden zusammen 98. Schäumend ist Reinigend plus Ricinolsäure, ohne Rizinusöl sind die beiden also identisch. Fünf Eigenschaften auszubalancieren heißt in Wirklichkeit, drei Anteile auszubalancieren, das Laurin-Paar, das Palmitin-Stearin-Paar und den ungesättigten Rest, mit Rizinusöl als Zugabe.

Die Konvention hat auch blinde Flecken bei dem, was sie zählt. Capryl- und Caprinsäure, 14 % des Kokosöls, zählen nirgendwo. Ebenso wenig Palmitoleinsäure (C16:1), ein Fünftel des Macadamiaöls, und die Säuren mit 20 und 22 Kohlenstoffatomen in Meadowfoam- und Jojobaöl. Diese Website rechnet γ-Linolensäure und die konjugierten Säuren des Granatapfels zu Pflegend und kennzeichnet das auf der Formelseite als eigene Erweiterung.

Woher die Bereiche kommen

Die üblichen Bereiche sind Härte 29–54, Reinigend 12–22, Pflegend 44–69, Schäumend 14–46 und Cremig 16–48, dazu Jodzahl 41–70 und INS 136–165. Sie sind eine Konvention, die Hobby-Laugenrechner seit Mitte der 2000er-Jahre gemeinsam haben. Uns ist keine veröffentlichte Studie bekannt, die dahintersteht; sie beschreiben, wo beliebte Rezepte aus mehreren Ölen lagen, und taugen deshalb gut als Karte vertrauten Geländes und schlecht als Urteil über alles außerhalb davon.

Der deutlichste Beweis ist eine Seife, die älter ist als jeder Rechner. Ein Stück aus reinem Olivenöl kommt auf Härte 17, Reinigend 0, Pflegend 82, Schäumend 0, Cremig 17, Jodzahl 85 und INS 106: außerhalb von sechs der sieben Bereiche. Dennoch werden Olivenölseifen wie die aus Kastilien, Marseille und Aleppo seit Jahrhunderten rund ums Mittelmeer hergestellt, und eine gut gereifte Kastilienseife ist ein festes, ergiebiges, mildes Stück. Die Zahlen liegen aus schlichten Gründen daneben. Härte zählt nur gesättigte Säuren und ignoriert Wasser und Zeit: Natriumoleat ist eine feste Seife, und eine Kastilienseife, die nach sechs Wochen weich und glitschig ist, ist nach einer langen Reifezeit hart. Reinigend 0 sagt nur, dass keine Laurin- oder Myristinsäure da ist; Olivenölseife reinigt einwandfrei. Schäumend 0 beschreibt einen Schaum, der sich langsam aufbaut und niedrig bleibt, und genau so schäumt eine Kastilienseife.

Wenn ein Stück für Sie funktioniert, sind Ihre eigenen Werte ein besserer Maßstab als die Tabelle. Mit einem Maker-Konto kann der Rechner einen Zielwert speichern, übernommen von einem Rezept, das sich bewährt hat, und neue Rezepte daran messen statt an den üblichen Bereichen.

Gesättigt, ungesättigt und die Säure, die ranzig wird

Doppelbindungen sind die Stellen, an denen Sauerstoff ein Fett angreift, und am verwundbarsten ist ein Kohlenstoffatom zwischen zwei Doppelbindungen, dessen Wasserstoffatome sich leicht lösen. Ölsäure hat kein solches Kohlenstoffatom, Linolsäure eines und Linolensäure zwei. In einer klassischen Messung verdoppelte jede zusätzliche Doppelbindung die Oxidationsgeschwindigkeit mindestens (Holman und Elmer, 1947), und spätere Arbeiten fanden, dass die Oxidierbarkeit im Gleichschritt mit der Zahl dieser dazwischenliegenden Kohlenstoffatome steigt (Cosgrove et al., 1987). Ölsäurereiche Seife hält sich gut; Seife mit viel Linol- und Linolensäure ist die Art, die ranzige Gerüche und orange Flecken entwickelt.

Die Konvention zählt alle drei zu Pflegend, und so kann ein Rezept seinen Pflegend-Wert ausgerechnet mit der Säure erhöhen, die seine Haltbarkeit am ehesten verkürzt. Hanf- und Leinöl erzielen hohe Pflegend-Werte und gehören zu den am wenigsten stabilen Ölen im Regal eines Seifensieders. Die Eigenschaftsanzeige warnt Sie nicht; die Jodzahl und die Summe aus Linol- und Linolensäure tun es.

Ricinolsäure ist der Sonderfall. Rizinusöl besteht zu 85–92 % aus Ricinolsäure, deren Seife so löslich ist, dass Failor Rizinusöl in transparenter Seife zum Teil als Lösungsmittel behandelt. In einem Stück stützt sie den Schaum der anderen Seifen, und sie ist die einzige Säure, die drei Eigenschaften zugleich zugerechnet wird, sodass 5 % Rizinusöl Pflegend, Schäumend und Cremig um jeweils etwa vier Punkte anheben. Zu viel ergibt ein weiches, klebriges Stück; die meisten Rezepte halten Rizinusöl zwischen 5 und 10 %.

Was die Zahlen nicht sehen

Die fünf Eigenschaften lesen das Fettsäureprofil der Öle und sonst nichts. Sie sehen nicht:

• die Überfettung, die das Gefühl eines Stücks weit stärker verändert als ein, zwei Punkte Pflegend;
• das Wasser und die Reifezeit, die entscheiden, wie hart ein Stück an dem Tag ist, an dem Sie es benutzen;
• das Unverseifbare, etwa die paar Prozent Sterine und Triterpenalkohole in Sheabutter;
• Zusätze, von Zucker, der den Schaum verstärkt, bis zu Tonerde und Salz;
• die Säuren außerhalb der Konvention und den Unterschied zwischen einer stabilen Ölsäurekette und einer empfindlichen Linolensäurekette.

Nehmen Sie die Zahlen als schnelle Methode, Rezepte zu vergleichen, die sich ansonsten ähneln, denn dafür wurden sie gemacht.

Nach Säuren entwerfen: ein durchgerechnetes Beispiel

Angenommen, Sie möchten eine Alltagsseife ohne Palmöl: mäßige Reinigungskraft, die Härte einer Palmölseife, etwas Schaum von Rizinusöl und wenig mehrfach ungesättigte Säuren für eine lange Haltbarkeit. Gehen Sie Säure für Säure vor.

1. Reinigend aus einem laurinsäurereichen Öl. Kokosöl besteht zu 68 % aus Laurin- plus Myristinsäure, 25 % Kokosöl ergeben also Reinigend 17, mitten im üblichen Bereich.
2. Härte aus Palmitin- und Stearinsäure. Sheabutter besteht zu 45 % aus Palmitin- plus Stearinsäure, 20 % Sheabutter bringen also 9 Punkte; 40 % Olivenöl bringen 6,6, das Kokosöl 3,0 und der Rest etwa 1. Mit den 17 aus Reinigend landet die Härte bei 37.
3. Schaum aus Rizinusöl. 5 % Rizinusöl bringen 4,4 % Ricinolsäure, was Schäumend auf 21 und Cremig auf 24 hebt.
4. Der Rest ölsäurereich. Olivenöl und High-Oleic-Sonnenblumenöl füllen die restlichen 50 %, was Linolsäure bei 7,8 % und Linolensäure nahe null hält und die Jodzahl bei 59.

Das ist der Klassiker ohne Palmöl dieser Website: 40 % Olivenöl, 25 % Kokosöl, 20 % Sheabutter, 10 % High-Oleic-Sonnenblumenöl und 5 % Rizinusöl. Der Rechner gibt Härte 37, Reinigend 17, Pflegend 60, Schäumend 21, Cremig 24, Jodzahl 59 und INS 145 an, und 138,5 g Natriumhydroxid für 1000 g Öle bei 5 % Überfettung. Er zeigt auch, was die Säuren nicht zeigen können: Über die veröffentlichten Verseifungsspannen dieser Öle könnte die Überfettung von 5 % in Wirklichkeit irgendwo zwischen 2,1 % und 8,0 % liegen. Unsere palmölfreie Seife für die erste Charge ist die einfachere Verwandte, 60 % Olivenöl, 25 % Kokosöl, 10 % Sheabutter und 5 % Rizinusöl, bei Härte 35 und Reinigend 17.

Die Anleitung zum Rezeptentwurf verfolgt denselben Ansatz anhand von drei vollständigen Rezepten, und Öle vergleichen stellt bis zu sechs Profile nebeneinander, wenn Sie zwischen Kandidaten wählen.