Liczba jodowa, INS i trwałość mydła: co naprawdę mówią te wskaźniki

Liczba jodowa i INS są na samym dole panelu właściwości mydła w kalkulatorze. Pierwsza to pomiar, który laboratorium wykonuje na tłuszczu; druga to rachunek, który mydlarz ułożył z dwóch pomiarów. Ten poradnik wyjaśnia, co każda z nich liczy, do czego się przydaje i gdzie wprowadza w błąd, z obliczeniami na prawdziwych olejach.

Co mierzy liczba jodowa

Liczba jodowa to masa fluorowca, wyrażona jako jod, którą 100 g tłuszczu przyłącza w warunkach metody normowej (ISO 3961, AOCS Cd 1-25). Fluorowiec przyłącza się do wiązań podwójnych węgiel–węgiel, po jednej cząsteczce na każde, więc liczba ta jest miarą liczby wiązań podwójnych na jednostkę masy. W pełni nasycony tłuszcz ma liczbę jodową bliską zera.

Metoda wykorzystuje odczynnik Wijsa, chlorek jodu w kwasie octowym, stosowany od końca dziewiętnastego wieku. Tłuszcz rozpuszcza się w rozpuszczalniku, dodaje odmierzony nadmiar odczynnika, a kolba stoi w ciemności przez godzinę albo dwie w przypadku tłuszczów o liczbie jodowej powyżej 150 lub zawierających kwasy sprzężone. Następnie jodek potasu zamienia pozostały odczynnik w jod, który miareczkuje się tiosiarczanem sodu wobec skrobi jako wskaźnika, równolegle z próbą ślepą bez tłuszczu. Różnica to ilość, którą przyłączyły wiązania podwójne.

Ponieważ każde wiązanie podwójne przyłącza jedną cząsteczkę, liczbę jodową można też wyliczyć z profilu kwasów tłuszczowych. Łańcuch w triglicerydzie dodaje stałą wartość liczby jodowej na każdy punkt procentowy: 0,860 dla kwasu oleinowego, 1,732 dla linolowego, 2,616 dla linolenowego, 0,950 dla palmitooleinowego i 0,816 dla kwasu rycynolowego z oleju rycynowego. Czysta trioleina miałaby 86,0, trilinoleina 173,2, a trilinolenina 261,6. ISO 3961 podaje to samo obliczenie w załączniku, przejęte z AOCS Cd 1c-85.

Dla oliwy z oliwek o składzie ze środka zakresów Codex, 69 % kwasu oleinowego, 12,3 % linolowego, 0,6 % linolenowego i 1,9 % palmitooleinowego, daje to 59,3 + 21,2 + 1,6 + 1,8 i odrobinę reszty, czyli 84,1, w zmierzonym zakresie 75–94. Ta sama suma dla oleju słonecznikowego daje 129,6, wobec zmierzonych 118–141.

Zakresy według norm Codex i innych dokumentów pierwotnych podanych na stronie każdego oleju. Kalkulator przyjmuje dla obu wartości środek każdego zakresu.

Dlaczego wysoka liczba jodowa oznacza bardziej miękką kostkę

Wiązanie podwójne w swojej naturalnej postaci wygina łańcuch, a wygięte łańcuchy nie mogą się ciasno upakować. Ich mydła sodowe są lepiej rozpuszczalne i dłużej trzymają wodę, więc kostka z nich jest bardziej miękka i dłużej twardnieje. Liczba jodowa jest w praktyce liczbą tych wygięć i dlatego rośnie i maleje razem ze wskaźnikiem pielęgnacji.

Liczba jodowa mieszanki to średnia liczb jodowych jej olejów, ważona ich masą. Dla kostki na co dzień 40/30/30 z oliwy, oleju kokosowego i palmowego wynosi 0,4 × 84,5 + 0,3 × 8,5 + 0,3 × 52,5, czyli 52. Kalkulator zaznacza 41–70 jako typowy zakres, konwencję odziedziczoną po amatorskich kalkulatorach; nie znamy żadnego badania, które by ją uzasadniało. Klasyczne twarde tłuszcze mieszczą się w nim (łój 46,5, olej palmowy 52,5, smalec 60), a oliwa jest powyżej, co zgadza się z powolnym twardnieniem mydła kastylijskiego. Liczba jodowa to jednak nie twardość: olej kokosowy ma 8, a jego mydło, choć twarde, szybko rozpuszcza się w wodzie, co wynika z długości łańcucha, której liczba jodowa nie widzi.

Dlaczego ostrzega przed jełczeniem i gdzie wprowadza w błąd

Utlenianie zaczyna się przy wiązaniach podwójnych, a przede wszystkim przy atomie węgla położonym między dwoma z nich, 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). Łańcuchy w kostce mydła to te same łańcuchy, które miał olej, i utleniają się tak samo; zjełczały zapach i pomarańczowe plamy starej kostki przypisuje się zwykle właśnie tej reakcji.

Liczba jodowa liczy łańcuchy kwasów oleinowego, linolowego i linolenowego w stosunku 1 : 2 : 3, po jednym na każde wiązanie podwójne. Ryzyko nie rośnie w ten sposób. Kwas oleinowy nie ma żadnego z wrażliwych atomów węgla, a linolowy ma jeden, więc to krok od oleinowego do linolowego jest tym dużym, a liczba jodowa zaniża różnicę między olejem bogatym w kwas oleinowy a olejem wielonienasyconym.

Pokazuje to realistyczna para. Mieszanka 70/30 łoju i oleju sojowego ma liczbę jodową 72, niższą niż 85 oliwy, a mimo to zawiera około 22 % kwasów linolowego i linolenowego wobec 13 % w oliwie i mniej więcej dwa razy więcej wrażliwych atomów węgla. Pod względem trwałości liczba jodowa ustawia te dwa tłuszcze w odwrotnej kolejności. Żeby ocenić, jak długo kostka zachowa świeżość, sprawdź procenty kwasów linolowego i linolenowego w profilu kwasów tłuszczowych w kalkulatorze, a liczbę jodową traktuj jako drugą opinię.

Pomarańczowe plamy na starszej kostce: utlenianie łańcuchów nienasyconych, najbardziej prawdopodobne tam, gdzie jest dużo kwasów linolowego i linolenowego.

Żadna z tych liczb nie widzi innych czynników decydujących o trwałości: przeciwutleniacza lub chelatora w przepisie, świeżości olejów w chwili ich użycia, ilości wolnego oleju, którą zostawia przetłuszczenie, i tego, czy kostki są przechowywane w chłodnym, ciemnym i suchym miejscu. Omawiają je poradnik o przeciwutleniaczach i chelatorach oraz poradnik o dojrzewaniu i przechowywaniu.

INS: liczba zmydlania minus liczba jodowa

INS to liczba zmydlania każdego oleju minus jego liczba jodowa, uśredniona dla mieszanki według masy. Robert McDaniel spopularyzował go wśród mydlarzy w książce Essentially Soap (2000) jako jedną liczbę opisującą twardą, wydajną kostkę, z wartością idealną w okolicy 160; kalkulator zaznacza zakres 136–165. Smart Soapmaking Anne Watson stosuje zakres około 145–160, razem z co najmniej 40 % tłuszczów stałych, jako szybki test nowej mieszanki.

Do pewnego stopnia działa, bo oba składniki wskazują w tym samym kierunku. Wysoka liczba zmydlania oznacza krótkie łańcuchy, kwasu laurynowego i mirystynowego, których mydła są twarde; niska liczba jodowa oznacza łańcuchy nasycone, których mydła też są twarde. Dlatego twarde tłuszcze mają wysokie wartości (olej kokosowy 248, z ziaren palmowych 224, masło kakaowe 156, łój 150), a miękkie, nienasycone oleje niskie (oliwa 106, olej słonecznikowy 62, lniany 1).

Dla kostki na co dzień 40/30/30 wynik 0,4 × 105,5 + 0,3 × 248 + 0,3 × 147 to 161, prawie dokładnie ideał McDaniela, i to dla jednego z najczęściej powtarzanych przepisów dla początkujących w tym rzemiośle.

Czego INS nie powie

Jego jednostek nie da się od siebie odjąć. Liczba zmydlania to miligramy KOH na gram; liczba jodowa to gramy jodu na 100 g. Odejmowanie jednej od drugiej to rachunek dla wygody, a wynik nie ma sensu fizycznego. Tłuszcz złożony wyłącznie z łańcuchów kwasu linolenowego miałby −69.

Nie odróżnia kwasu laurynowego od stearynowego. Oba go podnoszą, z różnych powodów, a dają bardzo różne mydło. Mieszanka 70/30 oliwy i oleju kokosowego ma 148, a czysty łój 150, prawie tyle samo, ale pierwsza szybko się pieni i mocno myje (oczyszczanie 20, twardość 36), a drugi daje twardą, kremową kostkę z niewielką ilością szybkiej piany (oczyszczanie 4, twardość 52).

Uznaje klasyczne mydła za błędne. Czysta oliwa ma 106, daleko poza zakresem, a mydło kastylijskie to jedno z najstarszych mydeł, jakie istnieją.

Może przepuścić słaby przepis. Mieszanka 50/50 oleju kokosowego i sojowego ma INS 154, liczbę jodową 70 na górnej granicy zakresu oraz twardość i pielęgnację po 47, wygodnie w ich zakresach. Mimo to daje ostrą dla skóry kostkę, z oczyszczaniem 34 wobec typowych 12–22, która źle znosi przechowywanie, bo ponad 31 % jej kwasów tłuszczowych to kwasy linolowy i linolenowy.

Nie widzi niczego poza olejami. Jak pozostałe wskaźniki właściwości, INS pomija przetłuszczenie, wodę, dojrzewanie i wszystkie dodatki.

Jak korzystać z obu liczb

Traktuj liczbę jodową jako miarę miękkości i pierwsze ostrzeżenie dotyczące trwałości, a potem sprawdź udział kwasów linolowego i linolenowego, który bardziej bezpośrednio przewiduje jełczenie. INS traktuj jako zgrubny sygnał: bardzo niska wartość oznacza miękką, wolno twardniejącą kostkę z przewagą olejów nienasyconych, a bardzo wysoka dużo olejów bogatych w kwas laurynowy, więc w następnej kolejności spójrz na oczyszczanie. Żadna z nich nie jest celem sama w sobie. Przepis ułożony tak, by trafić dokładnie w 160, ułożono wokół liczby, która nie odróżnia kostki kokosowej od łojowej; poradnik o układaniu przepisu zaczyna zamiast tego od tego, do czego kostka ma służyć.