soapformulator
PL
Dane referencyjne

Każdy wzór i jego pochodzenie

Kalkulator to cienka warstwa nad małą, otwartą biblioteką wzorów. Ta strona to rozpisana biblioteka. Konwencje są oznaczone jako konwencje; przy stałych podano źródło.

Na tej stronie

Zmydlanie i ług

SAP_NaOH (mg/g) = SAP_KOH × 39.997 ÷ 56.106                # molar masses, IUPAC 2013
KOH_100 (g)     = Σ oilᵢ (g) × SAP_KOHᵢ ÷ 1000               # SAP defined as mg KOH per g fat
KOH_sf          = KOH_100 × (1 − superfat ÷ 100)
NaOH to weigh   = KOH_sf × (1 − f_KOH) × 39.997 ÷ 56.106 ÷ (purity_NaOH ÷ 100)
KOH to weigh    = KOH_sf × f_KOH ÷ (purity_KOH ÷ 100)
superfat from a given lye = (1 − lye_supplied_KOHeq ÷ KOH_100) × 100

Woda na trzy sposoby i masterbatch

water = oils × p ÷ 100                    # p = water as % of oils (38 is the old default)
water = lye × (100 − c) ÷ c               # c = lye concentration % (33 is our default)
water = lye × r                           # r = water : lye ratio
c = lye ÷ (lye + water) × 100;  r = water ÷ lye;  p = water ÷ oils × 100

Master batch at strength s %:
solution = lye ÷ (s ÷ 100);  water_in = solution − lye;  water_add = water − water_in

Liquids replacing water:
plain water = max(0, water − Σ liquidᵢ × water%ᵢ ÷ 100)
  • Dunn, Kevin M. Scientific Soapmaking: The Chemistry of the Cold Process. Clavicula Press, 2010. Lye solution concentration and its effect on trace and gel.
  • Community convention: "full water" = 38 % of oil weight, the default that most hobby calculators have used since the 2000s; roughly a 27–28 % lye solution for a typical bar recipe. — A convention, not a chemical constant. Lye concentration is the better control variable because it does not drift with the oil blend.

Kwasy i tłuste płyny

NaOH consumed (g) = mass × purity × n × 39.997 ÷ M_acid
  citric acid (anhydrous, triprotic, M 192.124):  0.6246 g NaOH per g   (0.8760 g KOH)
  citric acid monohydrate (M 210.139):            0.5710
  acetic acid (M 60.052):                         0.6660   → 5 % vinegar: 0.0333 per g
  lactic acid (M 90.078):                         0.4440
effective superfat = (oils × sf ÷ 100 + fat from milks) ÷ (oils + fat from milks) × 100

Wyliczanie liczby zmydlania ze składu

M̄_fatty acid   = Σ wᵢ ÷ Σ(wᵢ ÷ Mᵢ)             # wᵢ = mass % of each acid: the number average
M_triglyceride = 3 × M̄_fatty acid + 38.049     # glycerol 92.094 less three waters
SAP (mg KOH/g) = 3 × 56 106 ÷ M_triglyceride    # three KOH per triglyceride

free fatty acids (stearic acid, lauric acid and the like) take one KOH each:
SAP = 56 106 ÷ M̄_fatty acid

Validated on the 36 Codex oils where the saponification range and the
fatty-acid ranges come from the same standard:
  median absolute error  0.84 %
  90th percentile        2.44 %
  worst                  3.57 %
  bias                  +0.55 %   # high: unsaponifiable matter
A derived value therefore carries a ±3 % band, and is offered only where the
published profile sums to between 95 % and 115 %.

Jak dokładnie opublikowane dane wyznaczają ilość ługu

KOH_low  = Σ(oilᵢ × SAP_minᵢ ÷ 1000)       # every oil at the bottom of its published range
KOH_high = Σ(oilᵢ × SAP_maxᵢ ÷ 1000)       # ...and at the top
KOH_mid  = Σ(oilᵢ × SAP_repᵢ ÷ 1000)       # what the lye is actually weighed from

supplied (as KOH equivalent) = KOH_mid × (1 − sf ÷ 100)

superfat actually achieved:
  worst case = (1 − supplied ÷ KOH_low)  × 100   # fat needs LESS lye than was weighed
  best case  = (1 − supplied ÷ KOH_high) × 100   # fat needs MORE, so more is left unsaponified

smallest nominal superfat whose worst case clears a floor f:
  sf ≥ (1 − (1 − f) × KOH_low ÷ KOH_mid) × 100

Profil kwasów tłuszczowych, właściwości mydła, liczba jodowa i INS

profile = Σ (oilᵢ ÷ total oils) × fatty acidsᵢ           # mass-weighted percent
hardness     = lauric + myristic + palmitic + stearic        (29–54)
cleansing    = lauric + myristic                             (12–22)
conditioning = oleic + linoleic + linolenic + ricinoleic     (44–69)
bubbly       = lauric + myristic + ricinoleic                (14–46)
creamy       = palmitic + stearic + ricinoleic               (16–48)
iodine value = Σ wᵢ × IVᵢ                                    (41–70)
INS          = Σ wᵢ × (SAP_KOHᵢ − IVᵢ)                       (136–165, ideal 160)
  • Community convention for soap qualities, in continuous use in hobby lye calculators since c. 2005: hardness = lauric + myristic + palmitic + stearic; cleansing = lauric + myristic; conditioning = oleic + linoleic + linolenic + ricinoleic; bubbly lather = lauric + myristic + ricinoleic; creamy lather = palmitic + stearic + ricinoleic. Recommended bands: hardness 29–54, cleansing 12–22, conditioning 44–69, bubbly 14–46, creamy 16–48, and iodine value 41–70. — A convention, not a measurement. It ignores superfat, water, cure and additives, and treats every fatty acid in a group as equal. The iodine value itself is measured (AOCS Cd 1-25); the 41–70 band beside it belongs to this convention, not to the method.
  • AOCS Official Method Cd 1-25, "Iodine Value of Fats and Oils, Wijs Method". g I₂ absorbed per 100 g of fat; a measure of unsaturation.
  • McDaniel, Robert S. Essentially Soap. Krause Publications, 2000. INS = saponification value (mg KOH/g) − iodine value; recommended range 136–165, ideal 160.

Ilość zapachu, IFRA i alergeny

f = oils × p ÷ 100                          # p = % of oils (PPO)
f = base × p ÷ (100 − p)                    # p = % of finished batch; base = everything but fragrance
% of finished product = f ÷ (base + f) × 100 ≤ certificate maximum for the product's IFRA category
blends (conservative): Σ loadᵢ ÷ maxᵢ ≤ 1
allergen % in product = Σ (fragrance % × allergen % in fragrance ÷ 100) ÷ (1 − cure mass loss)
declare if > 0.001 % leave-on, > 0.01 % rinse-off
suggested on a pick: 3 % of oils, or less to stay under the maximum: f = min(oils × 0.03, base × M ÷ (100 − M))

Dobór wielkości formy

V (mL) = l × w × h  |  π (d ÷ 2)² h  |  cavities × volume each     # 1 in³ = 16.387064 mL
batch (g) = V × ρ × fill                                        # ρ ≈ 1.0 g/mL, calibrate
oils = batch ÷ (1 + lye/oil + water/oil + additives/oil + fragrance/oil)
for comparison: the "in³ × 0.4 oz" rule assumes full water and 5 % superfat
  • Volume of a rectangular prism V = l × w × h; of a cylinder V = π × (d ÷ 2)² × h. 1 in³ = 16.387064 mL.
  • Empirical default. Fresh cold-process soap batter has a density close to water, ≈ 0.95–1.0 g/mL; the community rule "in³ × 0.4 = oz of oils" implies about 0.69 g/mL of oils, which is ≈ 1.05 g/mL of batter at 38 % water and 5 % superfat. Calibrate by weighing a filled mold once. — Density varies with whipping, fragrance, temperature and how full the mold is poured. Treat the default as a starting point and calibrate.

Rozcieńczanie mydła w płynie

solids = oils + pure KOH                 # mass is conserved in saponification
paste concentration = solids ÷ paste × 100
water to add = solids ÷ (target ÷ 100) − paste
  • Conservation of mass in saponification: the soap and glycerol formed weigh exactly what the fat and hydroxide weighed. Solids in a paste are therefore taken as oils + pure lye; the remainder is water.
  • Failor, Catherine. Making Natural Liquid Soaps. Storey Publishing, 2000. Paste method, dilution ratios and sequestering.

Skąd się bierze wyliczona liczba zmydlania

W bazie są oleje (liczba olejów: 40), dla których żaden dokument pierwotny, z którego moglibyśmy skorzystać, nie podaje liczby zmydlania. Zamiast pomijać je w kalkulatorze albo wymyślać liczbę, wartość jest obliczana ze zmierzonego składu kwasów tłuszczowych danego oleju. To nie jest zgadywanie: trzy mole wodorotlenku zmydlają jeden mol triglicerydu, a masa molowa triglicerydu wynika z długości łańcuchów zawartych w nim kwasów. Skład wyznacza tę wartość.

Pytanie brzmi, na ile jest dokładna, a to da się zmierzyć. Uczciwym testem jest podzbiór Codex w bazie: nazwane oleje (liczba olejów: 36), dla których zakres liczby zmydlania i zakresy kwasów tłuszczowych opublikował ten sam organ dla tego samego materiału. Względem nich mediana błędu bezwzględnego metody wynosi 0,84 %, 90. percentyl 2,44 %, a najgorszy przypadek 3,57 %. Metoda daje wyniki nieco zawyżone, średnio o 0,55 %: zakłada czysty tłuszcz, a surowy olej zawiera trochę substancji niezmydlających się, które obniżają zmierzoną wartość. Zawyżenie idzie w kierunku nadmiaru ługu, a przedział niepewności przypisany wyliczonej wartości to obejmuje. Mediana opublikowanego zakresu w tej samej bazie to ±2,9 % jego własnego środka, więc wyliczona wartość jest wyznaczona mniej więcej tak dobrze jak wartość odczytana z normy.

Względem reszty bazy pozorny błąd jest większy: mediana 1,7 % i najgorszy przypadek 22 %. To nie znaczy, że metoda zawodzi. Największe rozbieżności dotyczą tych samych rekordów, które kontrola spójności już oznacza jako wewnętrznie sprzeczne: opublikowana liczba zmydlania stoi tam obok składu, który nie może jej dać. Porównywanie z nimi miesza błąd metody z błędem danych, dlatego walidacja korzysta wyłącznie z podzbioru Codex.

Każda wyliczona wartość jest oznaczona jako wyliczona wszędzie, gdzie się pojawia, wnosi przedział ±3 % do panelu niepewności i jest całkowicie pomijana, gdy tylko wpiszesz wartość zmierzoną dla własnej serii.

Dlaczego ilość ługu ma zakres

Liczba zmydlania nie jest stałą. Codex podaje dla oleju kokosowego 248–265 mg KOH/g, bo ten tłuszcz rzeczywiście różni się w zależności od pochodzenia, sezonu i rafinacji. Każdy kalkulator mydła to ukrywa, podając jedną liczbę z dokładnością do jednego miejsca po przecinku, co jest fałszywą precyzją: wartość wygląda jak pomiar twojego oleju, a w rzeczywistości jest środkiem cudzego zestawienia.

Przeniesiony dalej przez obliczenia przedział niepewności trafia w liczbę, która ma znaczenie. Przetłuszczenie to margines między łagodną kostką a żrącą i to właśnie je zjada niepewność. Przepis zakładający 3 % przetłuszczenia na zwykłej oliwie z oliwek i oleju kokosowym może w rzeczywistości mieć od −0,2 % do 6 %, a ujemny koniec to kostka z nadmiarem ługu. To nie powód, by nie ufać obliczeniom; to powód, dla którego rzemiosło przyjęło około 5 % przetłuszczenia, i z tego, co wiemy, żaden kalkulator nie pokazał dotąd rachunku stojącego za tym zwyczajem.

Przyjęcie dla każdego oleju naraz tego samego końca jego zakresu daje granicę, a nie przedział ufności. Rzeczywiste serie nie są idealnie skorelowane, więc osiągalny rozrzut jest węższy, a obliczenia nic nie mówią o tym, jak prawdopodobny jest którykolwiek z końców. Zawęzić go może tylko pomiar: wpisz liczbę zmydlania z certyfikatu analizy twojej serii, a ten olej przestanie wnosić jakąkolwiek niepewność.

Konwencje, które nazywamy konwencjami

Pięć „cech mydła” to sumy grup kwasów tłuszczowych porównywane z przedziałami, których kalkulatory dla hobbystów używają od połowy lat dwutysięcznych. Przydają się do porównywania przepisów, ale nie do przewidywania rzeczywistej kostki: pomijają przetłuszczenie, wodę, dojrzewanie, dodatki i proces, a każdy kwas w grupie traktują jednakowo. Domyślne 38 % „pełnej wody” i zasada „× 0,4” dla formy to zwyczaje, nie chemia. Wdrażamy je wszystkie dokładnie dlatego, że twórcy porównują przepisy w tym języku, i mówimy wprost, czym są.

Dowiedz się, gdy pojawi się coś nowego

Krótka wiadomość, gdy pojawi się coś nowego. Bez newslettera, bez sprzedaży, rezygnacja jednym kliknięciem.