Jodzahl und INS-Wert: was sie über Härte und Haltbarkeit von Seife sagen

Jodzahl und INS stehen ganz unten in der Eigenschaftsanzeige des Rechners. Die erste ist eine Messung, die ein Labor an einem Fett vornimmt; die zweite ist Arithmetik, die ein Seifensieder aus zwei Messungen gemacht hat. Diese Anleitung erklärt, was jede der beiden zählt, wofür sie gut ist und wo sie in die Irre führt, mit den Rechnungen an echten Ölen.

Was die Jodzahl misst

Die Jodzahl ist die Masse an Halogen, ausgedrückt als Jod, die 100 g Fett unter den Bedingungen der Normmethode aufnehmen (ISO 3961, AOCS Cd 1-25). Halogen lagert sich an Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen an, ein Molekül an jede, die Zahl zählt also Doppelbindungen pro Masseneinheit. Ein vollständig gesättigtes Fett kommt auf nahezu null.

Die Methode verwendet das Wijs-Reagenz, Jodmonochlorid in Essigsäure, das seit dem Ende des neunzehnten Jahrhunderts in Gebrauch ist. Das Fett wird in einem Lösungsmittel gelöst, ein abgemessener Überschuss an Reagenz zugegeben, und der Kolben steht eine Stunde im Dunkeln, bei Fetten über 150 oder mit konjugierten Säuren zwei. Kaliumjodid verwandelt dann das übrige Reagenz in Jod, das mit Natriumthiosulfat bis zum Stärke-Endpunkt titriert wird, neben einem Blindwert ohne Fett. Die Differenz ist das, was die Doppelbindungen aufgenommen haben.

Weil jede Doppelbindung ein Molekül aufnimmt, lässt sich die Zahl auch aus dem Fettsäureprofil berechnen. Eine Kette in einem Triglycerid trägt pro Prozentpunkt einen festen Betrag zur Jodzahl bei: 0,860 bei Ölsäure, 1,732 bei Linolsäure, 2,616 bei Linolensäure, 0,950 bei Palmitoleinsäure und 0,816 bei der Ricinolsäure des Rizinusöls. Reines Triolein käme auf 86,0, Trilinolein auf 173,2 und Trilinolenin auf 261,6. ISO 3961 bringt dieselbe Rechnung in einem Anhang, übernommen aus AOCS Cd 1c-85.

Für Olivenöl in der Mitte seiner Codex-Zusammensetzung, 69 % Ölsäure, 12,3 % Linolsäure, 0,6 % Linolensäure und 1,9 % Palmitoleinsäure, ergibt das 59,3 + 21,2 + 1,6 + 1,8 und einen kleinen Rest, also 84,1, innerhalb der gemessenen Spanne von 75–94. Dieselbe Summe ergibt für Sonnenblumenöl 129,6, bei gemessenen 118–141.

Spannen aus den Codex-Standards und den anderen Primärdokumenten auf der Seite jedes Öls. Der Rechner verwendet für beide Werte die Mitte jeder Spanne.

Warum eine hohe Jodzahl ein weicheres Stück bedeutet

Eine Doppelbindung in ihrer natürlichen Form knickt die Kette, und geknickte Ketten können sich nicht dicht packen. Ihre Natriumseifen sind löslicher und halten Wasser länger, ein Stück daraus ist also weicher und braucht länger, um fest zu werden. Die Jodzahl ist im Grunde eine Zählung dieser Knicke, und deshalb steigt und fällt sie mit dem Wert für Pflegend.

Die Jodzahl einer Mischung ist der nach Gewicht gemittelte Wert ihrer Öle. Für die Alltagsseife 40/30/30 aus Oliven-, Kokos- und Palmöl ist sie 0,4 × 84,5 + 0,3 × 8,5 + 0,3 × 52,5, also 52. Der Rechner markiert 41–70 als üblichen Bereich, eine Konvention, die von Hobby-Rechnern übernommen ist; uns ist keine Studie bekannt, die dahintersteht. Die klassischen harten Fette liegen darin (Rindertalg 46,5, Palmöl 52,5, Schmalz 60), und Olivenöl liegt darüber, was zum langsamen Festwerden einer Kastilienseife passt. Die Jodzahl ist allerdings nicht die Härte: Kokosöl kommt auf 8, und seine Seife, so hart sie ist, löst sich schnell in Wasser, was an der Kettenlänge liegt, die die Jodzahl nicht sehen kann.

Warum sie vor ranziger Seife warnt und wo sie in die Irre führt

Die Oxidation beginnt an den Doppelbindungen, und vor allem an einem Kohlenstoffatom, das zwischen zweien davon sitzt und 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). Die Ketten in einem Stück Seife sind die Ketten, die das Öl hatte, und sie oxidieren auf dieselbe Weise; der ranzige Geruch und die orangen Flecken eines alten Stücks werden allgemein dieser Reaktion zugeschrieben.

Die Jodzahl zählt Öl-, Linol- und Linolensäureketten im Verhältnis 1 : 2 : 3, eins für jede Doppelbindung. Das Risiko wächst nicht so. Ölsäure hat keines der verwundbaren Kohlenstoffatome und Linolsäure eines, der Schritt von Ölsäure zu Linolsäure ist also der große, und die Jodzahl unterschätzt den Unterschied zwischen einem ölsäurereichen und einem mehrfach ungesättigten Öl.

Ein realistisches Paar zeigt es. Eine Mischung 70/30 aus Rindertalg und Sojaöl hat eine Jodzahl von 72, niedriger als die 85 des Olivenöls, enthält aber etwa 22 % Linol- und Linolensäure gegenüber 13 % beim Olivenöl und etwa doppelt so viele verwundbare Kohlenstoffatome. Die Jodzahl ordnet die beiden für die Haltbarkeit falsch herum ein. Wie lange ein Stück hält, lesen Sie an den Prozentsätzen für Linol- und Linolensäure im Fettsäureprofil des Rechners ab, und die Jodzahl nehmen Sie als zweite Meinung.

Orange Flecken auf einem älteren Stück: Oxidation ungesättigter Ketten, am wahrscheinlichsten dort, wo Linol- und Linolensäure reichlich vorhanden sind.

Keine der beiden Zahlen sieht die anderen Dinge, die über die Haltbarkeit entscheiden: ein Antioxidans oder einen Komplexbildner im Rezept, wie frisch die Öle waren, als sie hineinkamen, wie viel freies Öl die Überfettung übrig lässt und ob die Stücke kühl, dunkel und trocken gelagert werden. Die Anleitung zu Antioxidantien und Komplexbildnern und die Anleitung zum Reifen und Lagern behandeln das.

INS: Verseifungszahl minus Jodzahl

Der INS ist die Verseifungszahl jedes Öls minus seine Jodzahl, nach Gewicht über die Mischung gemittelt. Robert McDaniel machte ihn in Essentially Soap (2000) unter Seifensiedern bekannt, als einzelne Zahl für ein hartes, ergiebiges Stück, mit einem Idealwert um 160; der Rechner markiert 136–165. Anne Watsons Smart Soapmaking verwendet einen Bereich von etwa 145–160, zusammen mit mindestens 40 % festen Fetten, als schnelle Prüfung für eine neue Mischung.

Bis zu einem gewissen Punkt funktioniert er, weil beide Terme in dieselbe Richtung zeigen. Eine hohe Verseifungszahl bedeutet kurze Ketten, Laurin- und Myristinsäure, deren Seifen hart sind; eine niedrige Jodzahl bedeutet gesättigte Ketten, deren Seifen ebenfalls hart sind. So kommen die harten Fette auf hohe Werte (Kokosöl 248, Palmkernöl 224, Kakaobutter 156, Rindertalg 150) und die weichen, ungesättigten Öle auf niedrige (Olivenöl 106, Sonnenblumenöl 62, Leinöl 1).

Für die Alltagsseife 40/30/30 ergibt 0,4 × 105,5 + 0,3 × 248 + 0,3 × 147 den Wert 161, fast genau McDaniels Idealwert, und das für eines der meistwiederholten Anfängerrezepte im Handwerk.

Was der INS nicht sagen kann

Seine Einheiten lassen sich nicht voneinander abziehen. Eine Verseifungszahl ist Milligramm KOH pro Gramm; eine Jodzahl ist Gramm Jod pro 100 g. Das eine vom anderen abzuziehen, ist Arithmetik aus Bequemlichkeit, und das Ergebnis hat keine physikalische Bedeutung. Ein Fett nur aus Linolensäureketten käme auf −69.

Er kann Laurinsäure nicht von Stearinsäure unterscheiden. Beide heben ihn an, aus verschiedenen Gründen, und sie ergeben sehr unterschiedliche Seife. Eine Mischung 70/30 aus Oliven- und Kokosöl kommt auf 148 und reiner Rindertalg auf 150, fast dasselbe, aber die erste schäumt schnell und reinigt kräftig (Reinigend 20, Härte 36), während der zweite ein hartes, cremiges Stück mit wenig schnellem Schaum ergibt (Reinigend 4, Härte 52).

Er erklärt klassische Seifen für falsch. Reines Olivenöl kommt auf 106, weit außerhalb des Bereichs, und Kastilienseife ist eine der ältesten Seifen, die es gibt.

Er kann ein schwaches Rezept durchwinken. Eine Mischung 50/50 aus Kokos- und Sojaöl kommt auf einen INS von 154, mit einer Jodzahl von 70 am oberen Rand ihres Bereichs und Härte und Pflegend beide bei 47, bequem innerhalb ihrer Bereiche. Trotzdem ist sie ein scharfes Stück, mit Reinigend 34 gegenüber den üblichen 12–22, und hält sich schlecht, da über 31 % ihrer Fettsäuren Linol- und Linolensäure sind.

Er sieht nichts außer den Ölen. Wie die anderen Seifeneigenschaften ignoriert der INS die Überfettung, das Wasser, die Reifezeit und jeden Zusatz.

Die beiden Zahlen nutzen

Lesen Sie die Jodzahl als Maß für die Weichheit und als erste Warnung zur Haltbarkeit, und prüfen Sie dann den Anteil an Linol- und Linolensäure, der Ranzigkeit direkter vorhersagt. Lesen Sie den INS als grobes Signal: Ein sehr niedriger Wert bedeutet ein weiches, langsames Stück, überwiegend aus ungesättigten Ölen, und ein sehr hoher viel laurisches Öl; sehen Sie dann als Nächstes auf Reinigend. Keine der beiden Zahlen ist ein Ziel an sich. Ein Rezept, das darauf ausgelegt ist, genau 160 zu treffen, ist um eine Zahl herum gebaut, die ein Kokosstück nicht von einem Talgstück unterscheiden kann; die Anleitung zum Rezeptentwurf geht stattdessen davon aus, wofür das Stück gedacht ist.