Vetzuren en zeepeigenschappen: wat de getallen betekenen

Een olie doet er voor de zeep alleen toe via de vetzuren die ze meebrengt. Als je weet wat elk zuur doet, en hoe een calculator zuren omzet in vijf eigenschapsgetallen, kun je een recept in één oogopslag lezen en zie je waar de getallen niets meer betekenen.

Twee eigenschappen bepalen bijna alles

De vetzuren in zeep verschillen op twee manieren: hoe lang de keten is, van 12 tot 18 koolstofatomen bij de zuren die het meest uitmaken, en hoeveel dubbele bindingen hij draagt, van geen tot drie. Ricinolzuur, uit ricinusolie, voegt er een derde kenmerk aan toe: een hydroxylgroep halverwege de keten.

Het effect van de ketenlengte zie je aan hoe gemakkelijk elke natriumzeep oplost. Onder een temperatuur die het Krafftpunt heet, lost een zeep nauwelijks op; daarboven vormt ze micellen en schuimt ze. Bij de verzadigde natriumzepen stijgt het Krafftpunt steil met de ketenlengte: ongeveer 25 °C voor lauraat (C12), 45 °C voor myristaat (C14), 60 °C voor palmitaat (C16) en 71 °C voor stearaat (C18). Bij een warme wasbeurt is lauraat dus meteen opgelost, wat snel, overvloedig schuim en sterk ontvetten betekent, terwijl stearaat nauwelijks oplost. Daardoor gaat een stuk zeep lang mee, en in een mengsel voegt het een langzaam, fijn, romig schuim toe.

Een dubbele binding in haar gebruikelijke natuurlijke vorm buigt de keten, en gebogen ketens kunnen zich niet tot een dicht kristal stapelen. Natriumoleaat lost daarom veel gemakkelijker op dan natriumstearaat, de verzadigde zeep van dezelfde lengte, en voelt mild en glad aan, en een stuk zeep dat er rijk aan is, blijft zacht tot het zijn water kwijt is. Elke extra dubbele binding maakt de zeep nog zachter en, zoals een latere paragraaf uitlegt, sneller ranzig.

Echte zeep is altijd een mengsel, en mengsels middelen niet zomaar uit. Onderzoekers van Unilever maten het mengsel van natriumlauraat en natriumoleaat dat zeepchemici het eutecticum van de zeepmaker noemen, en vonden het Krafftpunt bij ongeveer half om half meer dan 15 °C verlaagd. Mengen maakt ook uit voor de mildheid. Zuiver natriumlauraat irriteerde de huid van de meeste vrijwilligers in een herhaalde open-blootstellingstest, en de auteurs waarschuwden dat gewone zeep, een mengsel van minder irriterende ketenlengtes, niet op grond van dat resultaat beoordeeld kan worden.

De acht zuren in één oogopslag

Bereiken uit de Codex-normen en de andere primaire documenten op de pagina van elke olie; sheaboter naar Akihisa et al. (2010).

Nog twee zuren verdienen een regel. Kokosolie bestaat voor 5–10 % uit caprylzuur (C8) en voor 5–8 % uit caprinezuur (C10), waarvan de zepen nog beter oplossen, en de eigenschapsgetallen tellen ze nergens bij mee.

Watson verwoordt het verschil in schuim eenvoudig: luchtig schuim met grote bellen van kokosolie en palmpitolie, en een dichter, stabieler schuim van oliën zoals olijfolie.

Hoe de vijf getallen tot stand komen

De eigenschapsgetallen zijn gewone sommen van vetzuurpercentages in het mengsel, dat wil zeggen het profiel van elke olie, gewogen naar haar aandeel in de oliën:

• Hardheid = laurinezuur + myristinezuur + palmitinezuur + stearinezuur
• Reinigend = laurinezuur + myristinezuur
• Verzorgend = oliezuur + linolzuur + linoleenzuur + ricinolzuur
• Luchtig schuim = laurinezuur + myristinezuur + ricinolzuur
• Romig schuim = palmitinezuur + stearinezuur + ricinolzuur

Voor de zeep van 40/30/30 bevat het mengsel 14,8 % laurinezuur, 6,1 % myristinezuur, 21,2 % palmitinezuur, 3,4 % stearinezuur, 41,9 % oliezuur, 8,6 % linolzuur en 0,3 % linoleenzuur. Hardheid is 14,8 + 6,1 + 21,2 + 3,4, wat de calculator afrondt op 45; reinigend en luchtig schuim zijn allebei 21; verzorgend is 51; romig schuim is 25. Onze klassieke zeep van olijf-, kokos- en palmolie ruilt 5 % van de kokosolie in voor ricinusolie, waardoor luchtig en romig schuim boven reinigend uitkomen.

Bekijk de formules nog eens en de vijf namen blijken vier sommen in verschillende combinaties: het paar laurinezuur en myristinezuur, het paar palmitinezuur en stearinezuur, ricinolzuur, en de onverzadigde C18-zuren. Hardheid en verzorgend zijn bijna elkaars spiegelbeeld, omdat ze samen vrijwel elk zuur in de meeste oliën tellen; voor de zeep van 40/30/30 komen ze samen op 96, en de ontbrekende paar procent zijn zuren die de afspraak negeert. De aanbevolen bereiken zeggen twee keer hetzelfde: hardheid 29–54 en verzorgend 44–69 tellen aan beide uiteinden op tot 98. Luchtig schuim is reinigend plus ricinolzuur, dus zonder ricinusolie zijn de twee gelijk. Vijf eigenschappen in evenwicht brengen is in werkelijkheid drie aandelen in evenwicht brengen, het laurinezuurpaar, het paar palmitinezuur en stearinezuur en de onverzadigde rest, met ricinusolie ernaast.

De afspraak heeft ook blinde vlekken in wat ze telt. Caprylzuur en caprinezuur, 14 % van kokosolie, tellen nergens mee. Dat geldt ook voor palmitoleïnezuur (C16:1), een vijfde van macadamia-olie, en voor de zuren met 20 en 22 koolstofatomen van meadowfoamolie en jojobaolie. Deze site telt γ-linoleenzuur en de geconjugeerde zuren van granaatappel mee bij verzorgend, en vermeldt dat op de formulepagina als eigen uitbreiding.

Waar de bereiken vandaan komen

De gebruikelijke bereiken zijn hardheid 29–54, reinigend 12–22, verzorgend 44–69, luchtig schuim 14–46 en romig schuim 16–48, met daarnaast joodgetal 41–70 en INS 136–165. Het is een afspraak die hobbyloogcalculators sinds het midden van de jaren 2000 met elkaar delen. We kennen geen gepubliceerd onderzoek dat erachter staat; de bereiken beschrijven waar populaire recepten met meerdere oliën lagen, en dat maakt ze bruikbaar als kaart van bekend terrein en ongeschikt als oordeel over alles daarbuiten.

Het duidelijkste bewijs is een zeep die ouder is dan welke calculator ook. Een stuk zeep van zuivere olijfolie scoort hardheid 17, reinigend 0, verzorgend 82, luchtig schuim 0, romig schuim 17, joodgetal 85 en INS 106: buiten zes van de zeven bereiken. Toch worden olijfoliezepen zoals die uit Castilië, Marseille en Aleppo al eeuwen rond de Middellandse Zee gemaakt, en een goed gerijpte castillezeep is een stevig, lang meegaand, mild stuk zeep. De getallen zitten er om eenvoudige redenen naast. Hardheid telt alleen verzadigde zuren en negeert water en tijd: natriumoleaat is een vaste zeep, en een castillezeep die na zes weken zacht en glad is, is na een lange rijping hard. Reinigend 0 zegt alleen dat er geen laurinezuur of myristinezuur in zit; olijfoliezeep reinigt prima. Luchtig schuim 0 beschrijft een schuim dat langzaam opbouwt en laag blijft, en zo schuimt een castillezeep ook.

Als een stuk zeep voor jou werkt, zijn je eigen getallen een betere gids dan de tabel. Met een Maker-account kan de calculator een doel opslaan, overgenomen uit een recept dat werkte, en nieuwe recepten daaraan toetsen in plaats van aan de gebruikelijke bereiken.

Verzadigd, onverzadigd, en het zuur dat ranzig wordt

Dubbele bindingen zijn de plekken waar zuurstof een vet aanvalt, en het kwetsbaarst is een koolstofatoom tussen twee dubbele bindingen, waarvan de waterstofatomen makkelijk loslaten. Oliezuur heeft zo’n koolstofatoom niet, linolzuur heeft er één en linoleenzuur twee. In een klassieke meting verdubbelde elke extra dubbele binding de oxidatiesnelheid minstens (Holman en Elmer, 1947), en later werk vond dat de oxideerbaarheid gelijk opgaat met het aantal van die tussenliggende koolstofatomen (Cosgrove et al., 1987). Zeep die rijk is aan oliezuur houdt goed; zeep met veel linolzuur en linoleenzuur is het soort dat ranzige geuren en oranje vlekken krijgt.

De afspraak telt alle drie mee bij verzorgend, dus een recept kan zijn getal voor verzorgend verhogen met precies het zuur dat de houdbaarheid het eerst verkort. Hennepzaadolie en lijnzaadolie scoren hoog op verzorgend en behoren tot de minst stabiele oliën op de plank van een zeepmaker. Het paneel met zeepeigenschappen waarschuwt je niet; het joodgetal en de totalen van linolzuur en linoleenzuur doen dat wel.

Ricinolzuur is de vreemde eend. Ricinusolie bestaat voor 85–92 % uit ricinolzuur, waarvan de zeep zo goed oplost dat Failor ricinusolie in transparante zeep deels als oplosmiddel behandelt. In een stuk zeep ondersteunt het het schuim van de andere zepen, en het is het enige zuur dat bij drie eigenschappen tegelijk meetelt, dus 5 % ricinusolie verhoogt verzorgend, luchtig schuim en romig schuim elk met ongeveer vier punten. Te veel geeft een zacht, plakkerig stuk zeep; de meeste recepten houden ricinusolie tussen 5 en 10 %.

Wat de getallen niet kunnen zien

De vijf eigenschappen lezen het vetzuurprofiel van de oliën en verder niets. Ze zien niet:

• de overvetting, die veel meer verandert aan hoe een stuk zeep aanvoelt dan een punt of twee verzorgend;
• het water en de rijping, die bepalen hoe hard een stuk zeep is op de dag dat je het gebruikt;
• de onverzeepbare bestanddelen, zoals de paar procent sterolen en triterpeenalcoholen in sheaboter;
• toevoegingen, van suiker die het schuim versterkt tot klei en zout;
• de zuren buiten de afspraak, en het verschil tussen een stabiele oliezuurketen en een kwetsbare linoleenzuurketen.

Gebruik de getallen als een snelle manier om recepten te vergelijken die verder op elkaar lijken, want daarvoor zijn ze gemaakt.

Ontwerpen per zuur: een uitgewerkt voorbeeld

Stel dat je een alledaagse zeep zonder palmolie wilt: matig reinigend, de hardheid van een palmoliezeep, wat schuim van ricinusolie, en weinig meervoudig onverzadigde zuren voor een lange houdbaarheid. Werk het zuur voor zuur uit.

1. Reinigend uit een laurinezuurrijke olie. Kokosolie bestaat voor 68 % uit laurinezuur plus myristinezuur, dus 25 % kokosolie geeft reinigend 17, midden in het gebruikelijke bereik.
2. Hardheid uit palmitinezuur en stearinezuur. Sheaboter bestaat voor 45 % uit palmitinezuur plus stearinezuur, dus 20 % sheaboter voegt 9 punten toe; 40 % olijfolie voegt 6,6 toe, de kokosolie 3,0 en de rest ongeveer 1. Met de 17 uit reinigend komt de hardheid uit op 37.
3. Schuim uit ricinusolie. 5 % ricinusolie brengt 4,4 % ricinolzuur mee, wat luchtig schuim naar 21 en romig schuim naar 24 tilt.
4. De rest rijk aan oliezuur. Olijfolie en zonnebloemolie met hoog oliezuurgehalte vullen de overige 50 %, wat linolzuur op 7,8 % en linoleenzuur bijna op nul houdt, en het joodgetal op 59.

Dat is de palmolievrije klassieker van deze site: 40 % olijfolie, 25 % kokosolie, 20 % sheaboter, 10 % zonnebloemolie met hoog oliezuurgehalte en 5 % ricinusolie. De calculator geeft hardheid 37, reinigend 17, verzorgend 60, luchtig schuim 21, romig schuim 24, joodgetal 59 en INS 145, en 138,5 g natriumhydroxide voor 1000 g oliën bij 5 % overvetting. Hij laat ook zien wat de zuren niet kunnen laten zien: over de gepubliceerde verzepingsbereiken van die oliën kan de overvetting van 5 % in werkelijkheid overal tussen 2,1 % en 8,0 % liggen. Onze palmolievrije zeep voor je eerste batch is de eenvoudigere neef, 60 % olijfolie, 25 % kokosolie, 10 % sheaboter en 5 % ricinusolie, met hardheid 35 en reinigend 17.

De handleiding over een zeeprecept ontwerpen volgt dezelfde aanpak aan de hand van drie volledige recepten, en oliën vergelijken zet tot zes profielen naast elkaar als je tussen kandidaten kiest.