Joodgetal en INS: wat ze zeggen over de hardheid en houdbaarheid van zeep

Het joodgetal en INS staan onderaan het paneel met zeepeigenschappen van de calculator. Het eerste is een meting die een laboratorium aan een vet doet; het tweede is rekenwerk dat een zeepmaker van twee metingen heeft gemaakt. Deze handleiding legt uit wat elk van de twee telt, waar het goed voor is en waar het misleidt, met de sommen uitgerekend voor echte oliën.

Wat het joodgetal meet

Het joodgetal is de massa halogeen, uitgedrukt als jood, die 100 g vet opneemt onder de omstandigheden van de standaardmethode (ISO 3961, AOCS Cd 1-25). Halogeen wordt geaddeerd aan dubbele koolstof-koolstofbindingen, één molecuul per binding, dus het getal is een telling van dubbele bindingen per massa-eenheid. Een volledig verzadigd vet scoort bijna nul.

De methode gebruikt het reagens van Wijs, joodmonochloride in azijnzuur, dat sinds het eind van de negentiende eeuw in gebruik is. Het vet wordt in een oplosmiddel opgelost, er wordt een afgemeten overmaat reagens toegevoegd, en de kolf staat een uur in het donker, of twee uur voor vetten boven 150 of met geconjugeerde zuren. Kaliumjodide zet daarna het overgebleven reagens om in jood, dat met natriumthiosulfaat tot een zetmeel-eindpunt wordt getitreerd, naast een blanco zonder vet. Het verschil is wat de dubbele bindingen hebben opgenomen.

Omdat elke dubbele binding één molecuul opneemt, kan het getal ook uit het vetzuurprofiel worden berekend. Een keten in een triglyceride draagt per procentpunt een vaste hoeveelheid bij aan het joodgetal: 0,860 voor oliezuur, 1,732 voor linolzuur, 2,616 voor linoleenzuur, 0,950 voor palmitoleïnezuur en 0,816 voor het ricinolzuur van ricinusolie. Zuiver trioleïne zou 86,0 scoren, trilinoleïne 173,2 en trilinolenine 261,6. ISO 3961 geeft dezelfde berekening in een bijlage, overgenomen uit AOCS Cd 1c-85.

Voor olijfolie in het midden van zijn Codex-samenstelling, 69 % oliezuur, 12,3 % linolzuur, 0,6 % linoleenzuur en 1,9 % palmitoleïnezuur, komt dat uit op 59,3 + 21,2 + 1,6 + 1,8 plus een spoortje, of 84,1, binnen het gemeten bereik van 75–94. Dezelfde som voor zonnebloemolie geeft 129,6, tegen gemeten 118–141.

Bereiken uit de Codex-normen en de andere primaire documenten op de pagina van elke olie. De calculator gebruikt voor beide waarden het midden van elk bereik.

Waarom een hoog joodgetal een zachter stuk zeep betekent

Een dubbele binding in zijn natuurlijke vorm buigt de keten, en gebogen ketens kunnen zich niet dicht op elkaar pakken. Hun natriumzepen lossen beter op en houden langer water vast, dus een stuk zeep daarvan is zachter en heeft meer tijd nodig om stevig te worden. Het joodgetal is in feite een telling van die knikken, en daarom stijgt en daalt het met het getal voor verzorgend.

Het joodgetal van een mengsel is het gemiddelde van zijn oliën, gewogen naar gewicht. Voor de alledaagse zeep van 40/30/30 olijf-, kokos- en palmolie is het 0,4 × 84,5 + 0,3 × 8,5 + 0,3 × 52,5, of 52. De calculator arceert 41–70 als het gebruikelijke bereik, een afspraak die van hobbycalculators is overgenomen; we kennen geen onderzoek dat erachter staat. De klassieke harde vetten vallen erbinnen (talg 46,5, palmolie 52,5, reuzel 60) en olijfolie zit erboven, wat klopt met het langzame stevig worden van castillezeep. Het joodgetal is echter geen hardheid: kokosolie scoort 8 en de zeep ervan, hoe hard ook, lost snel op in water, en dat is een kwestie van ketenlengte die het joodgetal niet kan zien.

Waarom het waarschuwt voor ranzige zeep, en waar het misleidt

Oxidatie begint bij de dubbele bindingen, en vooral bij een koolstofatoom dat tussen twee ervan zit, 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). De ketens in een stuk zeep zijn de ketens die de olie had, en ze oxideren op dezelfde manier; de ranzige geur en de oranje vlekken van een oud stuk zeep worden doorgaans aan die reactie toegeschreven.

Het joodgetal telt oliezuur-, linolzuur- en linoleenzuurketens in de verhouding 1 : 2 : 3, één voor elke dubbele binding. Het risico schaalt niet zo. Oliezuur heeft geen van de kwetsbare koolstofatomen en linolzuur heeft er één, dus de stap van oliezuur naar linolzuur is de grote, en het joodgetal onderschat het verschil tussen een olie die rijk is aan oliezuur en een meervoudig onverzadigde olie.

Een realistisch paar laat het zien. Een mengsel van 70/30 talg en sojaolie heeft een joodgetal van 72, lager dan de 85 van olijfolie, maar het bevat ongeveer 22 % linolzuur en linoleenzuur tegen 13 % in olijfolie, en ongeveer twee keer zoveel kwetsbare koolstofatomen. Het joodgetal zet de twee voor de houdbaarheid in de verkeerde volgorde. Voor hoe lang een stuk zeep goed blijft, lees je de percentages linolzuur en linoleenzuur in het vetzuurprofiel van de calculator, en gebruik je het joodgetal als tweede mening.

Oranje vlekken op een ouder stuk zeep: oxidatie van onverzadigde ketens, het waarschijnlijkst waar linolzuur en linoleenzuur ruim aanwezig zijn.

Geen van beide getallen ziet de andere dingen die de houdbaarheid bepalen: een antioxidant of chelator in het recept, hoe vers de oliën waren toen ze erin gingen, hoeveel vrije olie de overvetting overlaat, en of de stukken zeep koel, donker en droog worden bewaard. De handleiding over antioxidanten en chelatoren en de handleiding over rijpen en bewaren behandelen die.

INS: verzepingsgetal min joodgetal

INS is het verzepingsgetal van elke olie min het joodgetal, naar gewicht gemiddeld over het mengsel. Robert McDaniel maakte het onder zeepmakers bekend in Essentially Soap (2000), als één getal voor een hard, lang meegaand stuk zeep, met een ideaal rond 160; de calculator arceert 136–165. Smart Soapmaking van Anne Watson gebruikt een bereik van ongeveer 145–160, samen met minstens 40 % vaste vetten, als snelle controle van een nieuw mengsel.

Het werkt tot op zekere hoogte, omdat beide termen dezelfde kant op wijzen. Een hoog verzepingsgetal betekent korte ketens, laurinezuur en myristinezuur, waarvan de zepen hard zijn; een laag joodgetal betekent verzadigde ketens, waarvan de zepen ook hard zijn. Dus de harde vetten scoren hoog (kokosolie 248, palmpitolie 224, cacaoboter 156, talg 150) en de zachte, onverzadigde oliën laag (olijfolie 106, zonnebloemolie 62, lijnzaadolie 1).

Voor de alledaagse zeep van 40/30/30 komt 0,4 × 105,5 + 0,3 × 248 + 0,3 × 147 uit op 161, bijna precies het ideaal van McDaniel, voor een van de meest herhaalde beginnersrecepten in het vak.

Wat INS je niet kan vertellen

De eenheden laten zich niet van elkaar aftrekken. Een verzepingsgetal is milligram KOH per gram; een joodgetal is gram jood per 100 g. Het ene van het andere aftrekken is rekenen voor het gemak, en de uitkomst heeft geen fysische betekenis. Een vet dat alleen uit linoleenzuurketens bestaat, zou −69 scoren.

Het kan laurinezuur niet van stearinezuur onderscheiden. Beide verhogen het, om verschillende redenen, en ze geven heel verschillende zeep. Een mengsel van 70/30 olijf- en kokosolie scoort 148 en zuivere talg 150, bijna hetzelfde, maar het eerste schuimt snel en reinigt sterk (reinigend 20, hardheid 36), terwijl het tweede een hard, romig stuk zeep is met weinig snel schuim (reinigend 4, hardheid 52).

Het keurt klassieke zepen af. Zuivere olijfolie scoort 106, ver buiten het bereik, en castillezeep is een van de oudste zepen die er bestaan.

Het kan een slecht recept goedkeuren. Een mengsel van 50/50 kokosolie en sojaolie scoort een INS van 154, met een joodgetal van 70 bovenaan zijn bereik en hardheid en verzorgend allebei 47, ruim binnen hun bereik. Het blijft toch een scherp stuk zeep, met reinigend 34 tegen de gebruikelijke 12–22, en het houdt slecht, want meer dan 31 % van de vetzuren is linolzuur en linoleenzuur.

Het ziet niets anders dan de oliën. Net als de andere eigenschapsgetallen negeert INS de overvetting, het water, het rijpen en elke toevoeging.

De twee getallen gebruiken

Lees het joodgetal als een maat voor zachtheid en een eerste waarschuwing over de houdbaarheid, en controleer daarna het aandeel linolzuur en linoleenzuur, dat ranzigheid directer voorspelt. Lees INS als een ruw signaal: een heel laag getal betekent een zacht, langzaam stuk zeep van vooral onverzadigde oliën, en een heel hoog getal betekent veel laurinezuurrijke olie, dus kijk daarna naar reinigend. Geen van beide is op zichzelf een doel. Een recept dat ontworpen is om precies 160 te halen, is ontworpen rond een getal dat een kokoszeep niet van een talgzeep kan onderscheiden; de handleiding over een zeeprecept ontwerpen begint in plaats daarvan bij waar het stuk zeep voor is.