Water in zeep: loogconcentratie, waterkorting en masterbatch

Water neemt niet deel aan de verzeping. Het lost de loog op zodat die de oliën kan bereiken, en het meeste ervan verlaat het stuk zeep daarna tijdens het rijpen. Kevin Dunn wees erop dat een ‘waterkorting’ daarom eigenlijk nergens op kan korten: loog heeft voor een bepaalde set oliën een chemisch juiste hoeveelheid, water niet. Wat water in plaats daarvan heeft, zijn effecten. Het verandert hoe snel het zeepbeslag naar trace gaat, hoe stevig het blok de volgende dag is, hoe lang de stukken zeep moeten rijpen en hoeveel ze krimpen. Deze handleiding behandelt die effecten, de fysieke grens aan hoe weinig water je kunt gebruiken, en werken met een masterbatch.

Eén hoeveelheid water, drie manieren om haar te schrijven

Makers geven water op drie manieren op, en alle drie beschrijven ze dezelfde grammen:

• Water als percentage van de oliën: 1000 g oliën bij 38 % betekent 380 g water.
• Loogconcentratie: de loog als aandeel van de loogoplossing, loog ÷ (loog + water). Een oplossing van 33 % is 33 g loog in elke 100 g oplossing.
• Water-loogverhouding: 2 : 1 betekent twee keer het gewicht van de loog aan water.

Concentratie en verhouding zijn direct in elkaar om te rekenen, omdat ze allebei alleen over de loog gaan: een verhouding van r op 1 is een concentratie van 100 ÷ (1 + r) %. Het percentage van de oliën heeft het recept nodig, omdat het afhangt van hoeveel loog de oliën nodig hebben. Voor 1000 g van 40 % olijfolie, 30 % kokosolie en 30 % palmolie bij 5 % overvetting vraagt de calculator 144,1 g natriumhydroxide, en bij een oplossing van 33 % 292,6 g water, wat 29,3 % van de oliën is en een verhouding van 2,03 : 1. De calculator toont alle drie naast elkaar, welke je ook hebt ingetypt.

De laatste kolom is 1000 g van 40 % olijfolie, 30 % kokosolie en 30 % palmolie bij 5 % overvetting (144,1 g natriumhydroxide), uit onze calculator.

100 g natriumhydroxide25 %300 g · 3,00 : 1traag; eerder soda-aanslag en krimp28 %257 g · 2,57 : 130 %233 g · 2,33 : 133 %203 g · 2,03 : 1onze standaard, het gewone midden35 %186 g · 1,86 : 140 %150 g · 1,50 : 1waterkorting: sneller op trace45 %122 g · 1,22 : 150 %100 g · 1,00 : 1masterbatch; kristalliseert < 12 °CWater als 38 % van de oliën, de oude standaard, geeft ongeveer een oplossing van 27 % als de loog 14 % van de oliën is.

Waarom concentratie de betere maat is

Water als percentage van de oliën verschuift met het recept. De oude standaard van 38 % van de oliën geeft een loogoplossing van 25,3 % voor een zeep van zuivere olijfolie, 27,5 % voor de 40/30/30-zeep en 31,4 % voor een zeep van zuivere kokosolie, allemaal bij 5 % overvetting, omdat kokosolie ongeveer 35 % meer loog nodig heeft dan olijfolie, opgelost in dezelfde 380 g water. Concentratie beschrijft waar de loog echt in oplost, dus 33 % gedraagt zich in elk recept ongeveer hetzelfde.

De gewoonten hebben een geschiedenis. Dunn bekeek vier boeken: de recepten van Ann Bramson uit 1972 komen uit op 25 tot 27 %, die van Susan Cavitch uit 1997 meestal op precies 27 %, die van Robert McDaniel uit 2000 op 33 tot 38 %, en de editie van Anne Watson uit 2007 op 30 tot 37 %, gemiddeld 33 %. Hij vermoedt dat calculators het idee van een standaardhoeveelheid water hebben overgenomen van de 26 tot 27 % van de vroege boeken. Het eerdere Natural Soap Book (1995) van Cavitch past in het patroon: haar zepen nemen 3 lb water op ongeveer 8 lb oliën, zo’n 37,5 % van de oliën, wat voor haar basiszeep ongeveer een oplossing van 26 % is. De standaard ‘volle water’ van 38 % van de oliën komt bij een gewoon recept op dezelfde plek uit, en het is een gewoonte van het ambacht. Onze calculator begint bij 33 %.

Een ‘waterkorting’ betekent meestal een bepaald percentage minder water dan de standaard van een calculator, en daardoor is het begrip dubbelzinnig: 10 % minder dan 38 % van de oliën is 34,2 % van de oliën, wat voor de 40/30/30-zeep een oplossing van 29,6 % is, en voor elk ander recept iets anders. Geef de concentratie als je een recept deelt.

Wat meer en minder water doen

Het duidelijkste bewijs is de studie van Dunn uit 2008 voor de Handcrafted Soapmakers Guild. Hij maakte dezelfde zepen drie keer, alleen verschillend in water, bij een loogconcentratie van 50 %, 33,3 % en 25 %: zepen van palmolie, kokosolie en olijfolie en een mengsel van vier oliën. Het zeepbeslag werd gemengd door het in een fles te schudden, en elk stuk zeep werd vier uur op 60 °C (140 °F) gehouden om de verzeping af te maken. Daarna volgde hij 60 dagen lang vocht, hardheid en vrij alkali.

Trace en ontmenging

Minder water ging sneller naar trace, wat overeenkomt met wat Watson en Faiola uit het ambacht melden: een waterkorting verkort je werktijd, dus meer water is de gebruikelijke keuze voor ingewikkelde swirls en voor geuren waarvan bekend is dat ze trace versnellen. Zeepbeslag dat in de eerste minuut dik wordt en dan ontmengt, is iets anders: valse trace. Watson wijt het aan gesmolten vet dat begint te stollen als het zeepbeslag onder zijn werkbereik afkoelt; de sterkte van de loogoplossing veroorzaakt het niet.

Meer water heeft een grens die voor de veiligheid telt. De zepen van zuivere olijfolie van Dunn bij 33,3 % en 25 % wilden in zijn opstelling niet naar trace gaan, en toen hij ze toch in een mal goot, ontmengden ze: een krijtachtige laag met te veel loog zakte naar de bodem en onverzeepte olie steeg naar boven. Zijn mengsel van vier oliën, waarvan 39 % olijfolie, ontmengde bij 25 % ook duidelijk. Een staafmixer brengt olijfolie sneller naar trace dan zijn geschudde flessen, maar de les blijft staan: bij langzame recepten met veel olijfolie kan veel water je stukken zeep opleveren die deels zeep en deels loog zijn.

Stevigheid, rijping en krimpen

Stukken zeep met weinig water kwamen steviger en droger uit de mal. Bij het uit de mal halen bevatten de palmoliezepen 111, 200 en 273 promille water bij 50, 33,3 en 25 %. De twee nattere palmoliezepen hadden 14 en 31 dagen nodig om te drogen tot het vochtgehalte waarmee de zeep met weinig water begon, en de kokoszepen 25 en 46 dagen. De vuistregel van Dunn op basis van palmolie was ongeveer twee weken rijptijd minder bij elke stap omlaag in water. Het verschil wordt met de tijd kleiner. Na 60 dagen waren alle drie de palmoliezepen erg hard, al waren de nattere kokoszepen nog merkbaar zachter, en Dunn concludeerde dat stukken met weinig en met veel water uiteindelijk naar dezelfde hardheid gaan: met minder water ben je er eerder.

Water dat vertrekt, is gewicht dat vertrekt, en dat is het krimpen en kromtrekken dat makers zien bij stukken zeep met veel water. Volgens de vochtgetallen van Dunn verloor de natste palmoliezeep in de 60 dagen ongeveer een vijfde van zijn gewicht en de droogste ongeveer 6 %.

Een steviger stuk zeep na 24 uur helpt bij vormpjesmallen, zoals Dunn opmerkt, en Faiola noemt een waterkorting van 5 tot 15 % naast natriumlactaat en invriezen als manieren om zeep uit een koppige siliconenmal te krijgen.

Soda-aanslag, glycerinerivieren en zeep die niet hard wordt

Soda-aanslag ontstaat waar loog aan het oppervlak die nog niet heeft gereageerd, koolstofdioxide uit de lucht tegenkomt, en de lijst van Faiola met manieren om het te beperken bevat 5 tot 10 % minder water gebruiken. Glycerinerivieren, de doorschijnende aders in gekleurde zeep, ontstaan doordat de zeep heet wordt, en zijn het duidelijkst als er titaandioxide of oxiden in zitten; Soap Queen voegt eraan toe dat veel water ze waarschijnlijker maakt. Natte batches blijven ook langer zacht: de kokoszeep van Dunn met het meeste water had 52 dagen nodig om de hardheid te halen die zijn zeep met weinig water al had bij het uit de mal halen. De handleidingen over soda-aanslag, glycerinerivieren en zeep die zacht blijft gaan op elk ervan in, en de handleiding over de gelfase behandelt hoe water verandert hoe een blok opwarmt en door de gelfase gaat.

Samengevat uit de studie van Dunn uit 2008, Watson, Faiola en Soap Queen. De laatste rij is de conclusie van Dunn dat de stukken naar elkaar toe groeien.

Hoe ver kun je met de waterkorting gaan?

De ondergrens wordt bepaald door hoeveel loog water kan bevatten. Natriumhydroxide is bij 20 °C verzadigd bij ongeveer 52 % naar gewicht, wat 108 g ervan in 100 g water is (de International Chemical Safety Card geeft 109 g per 100 mL). Met minder water kan een deel van de loog niet oplossen, en vaste loog die door zeepbeslag wordt geroerd, laat bijtende korreltjes in de stukken zeep achter. De calculator controleert dit telkens als je de loog droog afweegt: is het water dat met de loog meegaat minder dan het gewicht van de loog gedeeld door 1,08, dan toont hij een gevaarwaarschuwing. Voor de 144,1 g natriumhydroxide van de 40/30/30-zeep is dat minimum 133,4 g water, een verhouding van ongeveer 0,93 : 1.

In de praktijk is de ondergrens een oplossing van 50 %, 1 : 1 naar gewicht, en zelfs die zit dicht bij de rand: het handboek van OxyChem noemt 12 °C (54 °F) als de temperatuur waarbij natronloog van 50 % begint te kristalliseren, en dat van Dow ongeveer 15 °C (60 °F). Een oplossing van 50 % is prima in een warme ruimte, maar niet in een koude garage.

Je leest misschien dat loog niet oplost in minder dan 1,5 deel water. Dat doet het wel: 1,5 : 1 is een oplossing van 40 %, ruim binnen wat water bij kamertemperatuur kan bevatten. Letcavage en Buck, die de recepten in hun beginnersboek baseren op 2,5 deel water (een oplossing van 28,6 %), leggen de ondergrens bij 2 delen, ‘or you may end up with undissolved pockets of lye in your soap’. Beide ondergrenzen zijn voorzichtig: bij 20 °C lost water meer dan zijn eigen gewicht aan loog op. Dunn maakte goede zeep bij 50 %, vond niets gevaarlijks aan zeep met weinig water, en oppert dat makers met kleine batches tot die concentratie kunnen experimenteren. Bij zulke concentraties komt trace wel erg snel. De recepten in zijn overzicht zitten allemaal tussen 25 en 38 %, en onze calculator markeert oplossingen boven 40 % als sterk en onder 25 % als verdund.

Sterkere oplossingen worden bij het maken ook heter. Natriumhydroxide oplossen geeft warmte af, en met minder water om die op te nemen loopt de temperatuur van de oplossing hoger op. De handleiding over warmte zet getallen op de temperatuur van de loogoplossing; de praktische regel is sterke loog langzaam en al roerend toe te voegen, in een hittebestendige bak.

Werken met een masterbatch

Een masterbatch is loog die vooraf is opgelost in een bekende sterkte, meestal 50 %: gelijke gewichten natriumhydroxide en gedestilleerd water. Het bespaart het wachten tot een verse oplossing is afgekoeld, en de droge loog wordt veel minder vaak geopend. Dunn maakte alle zepen in zijn waterstudie uit één voorraadoplossing van 50 %.

De zeep verandert niet. De calculator rekent nog steeds de loog en het water van het recept uit, en splitst ze dan: de af te wegen masterbatch is de loog ÷ (sterkte ÷ 100), en het extra water is het gewone water van het recept min het water dat al in de oplossing zit. Voor de 40/30/30-zeep bij een oplossing van 33 % is dat 288,2 g masterbatch van 50 %, met daarin 144,1 g natriumhydroxide en 144,1 g water, plus 148,5 g extra water. Kies in het deel Loog bij Loog afwegen als de optie Masterbatch en vul de sterkte in; het recept noemt dan de oplossing en het extra water. Is je voorraadoplossing zwakker dan de eigen concentratie van het recept, dan zegt de calculator dat, want geen hoeveelheid extra water kan dat verhelpen. Met NaOH en KOH samen bevat de masterbatch het natriumhydroxide en wordt het kaliumhydroxide droog afgewogen.

Een masterbatch van 50 % die te koud is bewaard. De vloeistof boven de kristallen is niet meer 50 %, dus die kan pas worden afgewogen als alles is opgewarmd en weer volledig is opgelost.

Andere vloeistoffen dan water

Melk, bier, koffie, thee en sappen kunnen een deel van het water of al het water vervangen. De calculator telt het water dat ze meebrengen, dus volle melk, die voor ongeveer 88 % uit water bestaat, levert per 100 g 88 g van het water van het recept, en de calculator toont alleen het gewone water dat nog nodig is. Het vet van melk wordt ook meegeteld, als extra overvetting. Vervang al het water in de 40/30/30-zeep door 332 g volle melk waarin de loog wordt opgelost, en de werkelijke overvetting stijgt van 5 % naar ongeveer 6 %. Onze geitenmelkzeep met haver en honing werkt zo, met de melk in blokjes ingevroren zodat de loog hem niet verschroeit.

Wanneer de vloeistof erin gaat, telt even zwaar als hoeveel. De loog lost alleen op in de vloeistof die er samen mee in gaat, dus een vloeistof die tot trace wordt achtergehouden, maakt de loogoplossing sterker dan de concentratie van het recept. Vervang de helft van het water in de 40/30/30-zeep door melk die bij trace wordt toegevoegd, en de loog lost op in 146,3 g water, een oplossing van 49,6 %; de calculator waarschuwt dat die heet en sterk wordt. Houd alle vloeistof achter en hij waarschuwt dat de loog helemaal niet kan oplossen. Onze karnemelk-honingzeep houdt met opzet ongeveer 40 % van zijn vloeistof achter als karnemelk, zodat de loog begint in een sterkere oplossing dan de 27 % waarop het hele recept uitkomt. Pure Soapmaking van Anne-Marie Faiola doet hetzelfde in verschillende recepten: de totale vloeistof blijft rond een derde van het gewicht van de oliën, en de helft ervan gaat er bij lichte trace in als warme melk, gezette thee of puree. In haar karnemelkzeep blijft de loog zo in een oplossing van ongeveer 45 %. Zoals ze zelf aangeeft, is dit geen waterkorting: uiteindelijk gaat hetzelfde water erin, dus geen van de voordelen van een korting, een harder stuk zeep en een snellere rijping, volgt eruit.

Hoe elke vloeistof zich gedraagt als de loog erop komt, van verschroeide melk tot schuimend bier, staat in de handleiding over vloeistoffen en de handleiding over melkzeep.

Een concentratie kiezen

Begin bij 33 %: daarmee gaat het zeepbeslag naar trace in een tempo dat een beginner aankan, en de zeep rijpt in een redelijke tijd. Ga richting 28 tot 30 % als een ontwerp tijd nodig heeft of als een geur bekendstaat als versneller, tenzij het recept grotendeels uit olijfolie bestaat; onze bastillezeep met extra veel olijfolie gaat de andere kant op, naar 35 %, om een zachte zeep te helpen opstijven. Ga richting 35 tot 40 % als je wilt dat de zeep steviger uit vormpjesmallen komt, met minder soda-aanslag en een kortere rijptijd, en neem snellere trace op de koop toe. Wat je ook kiest, schrijf het op als concentratie, en laat de calculator er grammen van maken.