Kwasy tłuszczowe a właściwości mydła: co oznaczają liczby w kalkulatorze

Olej wpływa na mydło wyłącznie przez kwasy tłuszczowe, które zawiera. Gdy wiesz, co robi każdy kwas i jak kalkulator zamienia kwasy w pięć wskaźników właściwości, odczytasz przepis jednym spojrzeniem i zobaczysz, gdzie liczby przestają cokolwiek znaczyć.

O większości decydują dwie cechy

Kwasy tłuszczowe w mydle różnią się na dwa sposoby: długością łańcucha, od 12 do 18 atomów węgla w przypadku tych najważniejszych, i liczbą wiązań podwójnych, od zera do trzech. Kwas rycynolowy z oleju rycynowego ma jeszcze trzecią cechę: grupę hydroksylową w połowie długości łańcucha.

Wpływ długości łańcucha widać po tym, jak łatwo rozpuszcza się każde mydło sodowe. Poniżej temperatury zwanej punktem Kraffta mydło prawie się nie rozpuszcza; powyżej tworzy micele i się pieni. W przypadku nasyconych mydeł sodowych punkt Kraffta gwałtownie rośnie wraz z długością łańcucha: około 25 °C dla laurynianu (C12), 45 °C dla mirystynianu (C14), 60 °C dla palmitynianu (C16) i 71 °C dla stearynianu (C18). Przy myciu w ciepłej wodzie laurynian od razu przechodzi do roztworu, co oznacza szybką, obfitą pianę i silne odtłuszczanie, a stearynian prawie się nie rozpuszcza: właśnie dzięki temu kostka jest wydajna, a w mieszance stearynian daje powolną, drobną, kremową pianę.

Wiązanie podwójne w swojej zwykłej, naturalnej postaci wygina łańcuch, a wygięte łańcuchy nie mogą się ułożyć w ciasny kryształ. Dlatego oleinian sodu rozpuszcza się znacznie łatwiej niż stearynian sodu, nasycone mydło o tej samej długości łańcucha, jest łagodny i śliski w dotyku, a kostka bogata w ten składnik pozostaje miękka, dopóki nie straci wody. Każde kolejne wiązanie podwójne jeszcze bardziej zmiękcza mydło i, jak wyjaśnia dalsza część, przyspiesza jełczenie.

Prawdziwe mydło jest zawsze mieszaniną, a mieszaniny nie dają po prostu średniej. Badacze z Unilevera zmierzyli mieszaninę laurynianu sodu i oleinianu sodu, którą chemicy mydła nazywają eutektykiem mydlarza, i stwierdzili, że przy proporcji mniej więcej pół na pół jej punkt Kraffta obniża się o ponad 15 °C. Mieszanie ma znaczenie także dla łagodności. Czysty laurynian sodu podrażnił skórę większości ochotników w teście wielokrotnej otwartej ekspozycji, a autorzy zastrzegli, że zwykłego mydła, mieszaniny mniej drażniących długości łańcuchów, nie można oceniać na podstawie tego wyniku.

Osiem kwasów w skrócie

Zakresy według norm Codex i innych dokumentów pierwotnych podanych na stronie każdego oleju; masło shea według Akihisy i in. (2010).

Dwa kolejne kwasy zasługują na wzmiankę. Olej kokosowy zawiera 5–10 % kwasu kaprylowego (C8) i 5–8 % kwasu kaprynowego (C10), których mydła rozpuszczają się jeszcze lepiej, a wskaźniki właściwości nie zaliczają ich nigdzie.

Watson ujmuje różnicę w pianie po prostu: puszysta piana z dużymi pęcherzykami z oleju kokosowego i z ziaren palmowych oraz gęstsza, stabilniejsza piana z olejów takich jak oliwa.

Jak powstaje pięć liczb

Wskaźniki właściwości to zwykłe sumy procentowych udziałów kwasów tłuszczowych w mieszance, czyli w profilu każdego oleju ważonym jego udziałem w olejach:

• Twardość = laurynowy + mirystynowy + palmitynowy + stearynowy
• Oczyszczanie = laurynowy + mirystynowy
• Pielęgnacja = oleinowy + linolowy + linolenowy + rycynolowy
• Obfita piana = laurynowy + mirystynowy + rycynolowy
• Kremowa piana = palmitynowy + stearynowy + rycynolowy

W kostce 40/30/30 mieszanka zawiera 14,8 % kwasu laurynowego, 6,1 % mirystynowego, 21,2 % palmitynowego, 3,4 % stearynowego, 41,9 % oleinowego, 8,6 % linolowego i 0,3 % linolenowego. Twardość to 14,8 + 6,1 + 21,2 + 3,4, co kalkulator zaokrągla do 45; oczyszczanie i obfita piana wynoszą po 21, pielęgnacja 51, kremowa piana 25. Nasza klasyczna kostka z oliwy, oleju kokosowego i palmowego zamienia 5 % oleju kokosowego na olej rycynowy, co podnosi obfitą i kremową pianę powyżej oczyszczania.

Spójrz jeszcze raz na wzory, a okaże się, że pięć nazw to cztery sumy w różnych kombinacjach: para kwasów laurynowego i mirystynowego, para palmitynowego i stearynowego, kwas rycynolowy i nienasycone kwasy C18. Twardość i pielęgnacja są niemal lustrzanymi odbiciami, bo razem obejmują prawie każdy kwas w większości olejów; w kostce 40/30/30 dają łącznie 96, a brakujące kilka procent to kwasy, które konwencja pomija. Zalecane zakresy mówią to samo dwa razy: twardość 29–54 i pielęgnacja 44–69 sumują się do 98 na obu końcach. Obfita piana to oczyszczanie plus kwas rycynolowy, więc bez oleju rycynowego obie liczby są identyczne. Równoważenie pięciu właściwości to w rzeczywistości równoważenie trzech udziałów, pary laurynowej, pary palmitynowo-stearynowej i nienasyconej reszty, a do tego osobno oleju rycynowego.

Konwencja ma też martwe pola w tym, co liczy. Kwasy kaprylowy i kaprynowy, 14 % oleju kokosowego, nie liczą się do niczego. Podobnie kwas palmitooleinowy (C16:1), jedna piąta oleju makadamia, i kwasy o 20 i 22 atomach węgla z oleju meadowfoam i jojoba. Ten serwis dolicza do pielęgnacji kwas γ-linolenowy i sprzężone kwasy oleju z pestek granatu i zaznacza to na stronie wzorów jako własne rozszerzenie.

Skąd się wzięły zakresy

Typowe zakresy to: twardość 29–54, oczyszczanie 12–22, pielęgnacja 44–69, obfita piana 14–46 i kremowa piana 16–48, a obok nich liczba jodowa 41–70 i INS 136–165. To konwencja, którą amatorskie kalkulatory ługu powielają od połowy lat 2000. Nie znamy żadnego opublikowanego badania, które by ją uzasadniało; zakresy opisują, gdzie mieściły się popularne przepisy z kilku olejów, więc przydają się jako mapa znanego terenu, a słabo nadają się na wyrok o czymkolwiek poza nim.

Najlepszym dowodem jest mydło starsze niż jakikolwiek kalkulator. Kostka z czystej oliwy z oliwek ma twardość 17, oczyszczanie 0, pielęgnację 82, obfitą pianę 0, kremową pianę 17, liczbę jodową 85 i INS 106: wypada poza sześć z siedmiu zakresów. A jednak mydła oliwkowe, takie jak te z Kastylii, Marsylii i Aleppo, wyrabia się wokół Morza Śródziemnego od stuleci, a dobrze dojrzałe mydło kastylijskie to twarda, wydajna, łagodna kostka. Liczby mylą się z prostych powodów. Twardość liczy tylko kwasy nasycone i pomija wodę i czas: oleinian sodu jest mydłem stałym, a mydło kastylijskie, które po sześciu tygodniach jest miękkie i śliskie, po długim dojrzewaniu staje się twarde. Oczyszczanie 0 mówi tylko, że nie ma kwasu laurynowego ani mirystynowego; mydło z oliwy myje doskonale. Obfita piana 0 opisuje pianę, która powoli narasta i jest niska, a tak właśnie pieni się mydło kastylijskie.

Jeśli kostka ci odpowiada, twoje własne liczby są lepszym przewodnikiem niż tabela. Z kontem Maker kalkulator może zapisać cel przejęty z przepisu, który się sprawdził, i oceniać nowe przepisy względem niego zamiast względem typowych zakresów.

Nasycone, nienasycone i kwas, który jełczeje

Wiązania podwójne to miejsca, w których tlen atakuje tłuszcz, a najbardziej narażony jest atom węgla położony między dwoma wiązaniami podwójnymi, którego atomy wodoru łatwo się odrywają. Kwas oleinowy nie ma takiego atomu węgla, linolowy ma jeden, a linolenowy dwa. W klasycznym pomiarze każde dodatkowe wiązanie podwójne co najmniej podwajało szybkość utleniania (Holman i Elmer, 1947), a późniejsze prace wykazały, że podatność na utlenianie rośnie proporcjonalnie do liczby takich atomów węgla położonych pomiędzy wiązaniami (Cosgrove i in., 1987). Mydło bogate w kwas oleinowy dobrze się przechowuje; mydło z dużą ilością kwasów linolowego i linolenowego to takie, które nabiera zjełczałego zapachu i pomarańczowych plam.

Konwencja zalicza wszystkie trzy do pielęgnacji, więc przepis może podnieść swój wskaźnik pielęgnacji właśnie tym kwasem, który najprędzej skróci jego trwałość. Olej konopny i lniany mają wysoką pielęgnację i należą do najmniej stabilnych olejów na półce mydlarza. Panel właściwości cię nie ostrzeże; zrobią to liczba jodowa i suma kwasów linolowego i linolenowego.

Kwas rycynolowy jest wyjątkiem. Olej rycynowy to w 85–92 % kwas rycynolowy, którego mydło jest tak dobrze rozpuszczalne, że Failor traktuje olej rycynowy w mydle przezroczystym częściowo jak rozpuszczalnik. W kostce podtrzymuje pianę pozostałych mydeł i jest jedynym kwasem zaliczanym do trzech właściwości naraz, więc 5 % oleju rycynowego podnosi pielęgnację, obfitą pianę i kremową pianę o mniej więcej cztery punkty każdą. Za dużo daje miękką, lepką kostkę; większość przepisów utrzymuje olej rycynowy między 5 a 10 %.

Czego liczby nie widzą

Pięć właściwości odczytuje profil kwasów tłuszczowych olejów i nic więcej. Nie widzą:

• przetłuszczenia, które zmienia odczucie kostki znacznie bardziej niż punkt czy dwa pielęgnacji;
• wody i dojrzewania, które decydują o tym, jak twarda jest kostka w dniu, w którym jej używasz;
• substancji niezmydlających się, takich jak kilka procent steroli i alkoholi triterpenowych w maśle shea;
• dodatków, od cukru, który wzmacnia pianę, po glinkę i sól;
• kwasów spoza konwencji ani różnicy między stabilnym łańcuchem kwasu oleinowego a nietrwałym łańcuchem kwasu linolenowego.

Traktuj te liczby jako szybki sposób porównania przepisów, które poza tym są do siebie podobne, bo do tego je stworzono.

Projektowanie według kwasów: przykład z obliczeniami

Załóżmy, że chcesz kostkę na co dzień bez oleju palmowego: umiarkowane oczyszczanie, twardość kostki z olejem palmowym, trochę piany dzięki olejowi rycynowemu i mało kwasów wielonienasyconych, żeby mydło długo zachowało świeżość. Zbuduj ją kwas po kwasie.

1. Oczyszczanie z oleju bogatego w kwas laurynowy. Olej kokosowy to w 68 % kwasy laurynowy i mirystynowy, więc 25 % oleju kokosowego daje oczyszczanie 17, w środku typowego zakresu.
2. Twardość z kwasów palmitynowego i stearynowego. Masło shea to w 45 % kwasy palmitynowy i stearynowy, więc 20 % masła shea dodaje 9 punktów; 40 % oliwy dodaje 6,6, olej kokosowy 3,0, a reszta około 1. Razem z 17 z oczyszczania twardość wynosi 37.
3. Piana z oleju rycynowego. 5 % oleju rycynowego wnosi 4,4 % kwasu rycynolowego, co podnosi obfitą pianę do 21, a kremową do 24.
4. Reszta bogata w kwas oleinowy. Oliwa z oliwek i olej słonecznikowy wysokooleinowy wypełniają pozostałe 50 %, co utrzymuje kwas linolowy na poziomie 7,8 %, linolenowy blisko zera, a liczbę jodową na 59.

To klasyczne mydło bez oleju palmowego z tego serwisu: 40 % oliwy, 25 % oleju kokosowego, 20 % masła shea, 10 % oleju słonecznikowego wysokooleinowego i 5 % oleju rycynowego. Kalkulator podaje twardość 37, oczyszczanie 17, pielęgnację 60, obfitą pianę 21, kremową pianę 24, liczbę jodową 59 i INS 145 oraz 138,5 g wodorotlenku sodu na 1000 g olejów przy przetłuszczeniu 5 %. Pokazuje też to, czego kwasy nie pokażą: w opublikowanych zakresach liczb zmydlania tych olejów przetłuszczenie 5 % może w rzeczywistości wynieść od 2,1 % do 8,0 %. Nasze mydło na pierwszą partię, bez oleju palmowego to jego prostszy kuzyn, 60 % oliwy, 25 % oleju kokosowego, 10 % masła shea i 5 % oleju rycynowego, z twardością 35 i oczyszczaniem 17.

Poradnik o układaniu przepisu stosuje to samo podejście w trzech pełnych przepisach, a narzędzie Porównaj oleje zestawia obok siebie do sześciu profili, gdy wybierasz spośród kilku kandydatów.