Woda w mydle: stężenie ługu, zmniejszenie ilości wody i masterbatch

Woda nie bierze udziału w zmydlaniu. Rozpuszcza ług, żeby mógł dotrzeć do olejów, a potem większość z niej opuszcza kostkę podczas dojrzewania. Kevin Dunn zwrócił uwagę, że właśnie dlatego „zmniejszenie ilości wody” (water discount) nie ma od czego niczego odejmować: ług ma dla danego zestawu olejów chemicznie właściwą ilość, a woda nie. Woda ma za to skutki. Zmienia to, jak szybko masa dochodzi do śladu, jak twardy jest blok następnego dnia, jak długo kostki dojrzewają i jak bardzo się kurczą. Ten poradnik omawia te skutki, fizyczną granicę tego, jak mało wody można użyć, oraz pracę z masterbatchem.

Jedna ilość wody, trzy sposoby zapisu

Twórcy podają wodę na trzy sposoby, a wszystkie trzy opisują te same gramy:

• Woda jako procent olejów: 1000 g olejów przy 38 % oznacza 380 g wody.
• Stężenie ługu: ług jako udział w roztworze ługu, ług ÷ (ług + woda). Roztwór 33 % to 33 g ługu w każdych 100 g roztworu.
• Stosunek wody do ługu: 2 : 1 oznacza dwa razy tyle wody, ile waży ług.

Stężenie i stosunek przelicza się bezpośrednio, bo oba dotyczą tylko ługu: stosunek r do 1 to stężenie 100 ÷ (1 + r) %. Procent olejów wymaga znajomości przepisu, bo zależy od tego, ile ługu potrzebują oleje. Dla 1000 g olejów w proporcji 40 % oliwy z oliwek, 30 % oleju kokosowego i 30 % oleju palmowego przy przetłuszczeniu 5 % kalkulator podaje 144,1 g wodorotlenku sodu, a przy roztworze 33 % 292,6 g wody, co daje 29,3 % olejów i stosunek 2,03 : 1. Kalkulator pokazuje wszystkie trzy wartości obok siebie, bez względu na to, którą z nich wpiszesz.

Ostatnia kolumna dotyczy 1000 g olejów: 40 % oliwy z oliwek, 30 % oleju kokosowego i 30 % oleju palmowego przy przetłuszczeniu 5 % (144,1 g wodorotlenku sodu), według naszego kalkulatora.

100 g wodorotlenku sodu25 %300 g · 3,00 : 1wolniej; łatwiej o nalot i skurcz28 %257 g · 2,57 : 130 %233 g · 2,33 : 133 %203 g · 2,03 : 1domyślnie u nas, złoty środek35 %186 g · 1,86 : 140 %150 g · 1,50 : 1mniej wody: szybszy ślad45 %122 g · 1,22 : 150 %100 g · 1,00 : 1masterbatch; krystalizuje < 12 °CWoda jako 38 % olejów, dawne ustawienie domyślne, daje roztwór ok. 27 % w typowym przepisie, w którym ług to 14 % olejów.

Dlaczego lepiej sterować stężeniem

Woda jako procent olejów zmienia się wraz z przepisem. Dawna wartość domyślna 38 % olejów daje roztwór ługu 25,3 % dla mydła z czystej oliwy, 27,5 % dla kostki 40/30/30 i 31,4 % dla mydła z czystego oleju kokosowego, wszystko przy przetłuszczeniu 5 %, bo olej kokosowy potrzebuje o około 35 % więcej ługu niż oliwa, a rozpuszcza się go w tych samych 380 g wody. Stężenie opisuje to, w czym ług faktycznie się rozpuszcza, więc 33 % zachowuje się bardzo podobnie w każdym przepisie.

Te konwencje mają swoją historię. Dunn przejrzał cztery książki: przepisy Ann Bramson z 1972 roku wychodzą na 25 do 27 %, Susan Cavitch z 1997 roku przeważnie na dokładnie 27 %, Roberta McDaniela z 2000 roku na 33 do 38 %, a wydanie Anne Watson z 2007 roku na 30 do 37 %, średnio 33 %. Dunn przypuszcza, że to od 26 do 27 % we wczesnych książkach kalkulatory przejęły pomysł standardowej ilości wody. Wcześniejsza Natural Soap Book Cavitch (1995) pasuje do tego wzoru: jej kostki mają 3 lb wody na około 8 lb olejów, czyli mniej więcej 37,5 % olejów, co dla jej podstawowej kostki daje roztwór około 26 %. Domyślna „pełna ilość wody”, 38 % olejów, trafia przy typowym przepisie w to samo miejsce i jest nawykiem rzemiosła. Nasz kalkulator zaczyna od 33 %.

„Zmniejszenie ilości wody” zwykle oznacza użycie o pewien procent mniej wody niż domyślnie w kalkulatorze, co czyni je niejednoznacznym: 10 % mniej od 38 % olejów to 34,2 % olejów, co dla kostki 40/30/30 daje roztwór 29,6 %, a dla każdego innego przepisu coś innego. Gdy udostępniasz przepis, podawaj stężenie.

Co robi więcej wody, a co mniej

Najwyraźniejszych dowodów dostarcza badanie Dunna z 2008 roku dla Handcrafted Soapmakers Guild. Zrobił te same mydła trzy razy, różniące się tylko ilością wody, przy stężeniu ługu 50 %, 33,3 % i 25 %: mydła z oleju palmowego, z oleju kokosowego i z oliwy oraz mieszankę czterech olejów. Masę mieszano przez wstrząsanie w butelce, a każdą kostkę trzymano w 60 °C (140 °F) przez cztery godziny, żeby zmydlanie się zakończyło. Potem przez 60 dni śledził wilgotność, twardość i wolną zasadę.

Ślad i rozwarstwienie

Przy mniejszej ilości wody ślad pojawiał się szybciej, co zgadza się z tym, co z praktyki rzemieślniczej opisują Watson i Faiola: zmniejszenie ilości wody skraca czas pracy, więc więcej wody to zwykły wybór przy misternych swirlach i zapachach znanych z przyspieszania śladu. Masa, która gęstnieje w pierwszej minucie, a potem się rozwarstwia, to coś innego: fałszywy ślad. Watson przypisuje go roztopionemu tłuszczowi, który zaczyna krzepnąć, gdy masa stygnie poniżej swojego zakresu roboczego; nie powoduje go moc roztworu ługu.

Więcej wody ma granicę, która jest ważna dla bezpieczeństwa. Mydła Dunna z czystej oliwy przy 33,3 % i 25 % nie chciały osiągnąć śladu w jego warunkach, a gdy mimo to wlał je do form, rozwarstwiły się: kredowa warstwa z nadmiarem ługu osiadła na dnie, a niezmydlony olej wypłynął na wierzch. Jego mieszanka czterech olejów, w 39 % z oliwy, przy 25 % też wyraźnie się rozwarstwiła. Blender ręczny doprowadza oliwę do śladu szybciej niż jego wstrząsane butelki, ale wniosek pozostaje aktualny: to w wolnych przepisach bogatych w oliwę dużo wody może dać kostki, które są po części mydłem, a po części ługiem.

Twardość, dojrzewanie i kurczenie się

Kostki z małą ilością wody wychodziły z formy twardsze i suchsze. Przy wyjmowaniu z formy mydła palmowe zawierały 111, 200 i 273 części wody na tysiąc przy 50, 33,3 i 25 %. Dwa bardziej wilgotne mydła palmowe potrzebowały 14 i 31 dni, żeby wyschnąć do wilgotności, z jaką zaczynało mydło z małą ilością wody, a mydła kokosowe 25 i 46 dni. Praktyczna reguła Dunna wyprowadzona z oleju palmowego to około dwóch tygodni dojrzewania zaoszczędzonych na każdym stopniu zmniejszenia ilości wody. Z czasem różnica się zmniejsza. Po 60 dniach wszystkie trzy mydła palmowe były bardzo twarde, choć bardziej wilgotne mydła kokosowe nadal były wyraźnie miększe, a wniosek Dunna był taki, że kostki z małą i z dużą ilością wody w końcu zmierzają do tej samej twardości: z mniejszą ilością wody dochodzi się do niej szybciej.

Woda, która odparowuje, to masa, która ubywa, i stąd kurczenie się i wypaczanie, które twórcy widzą u kostek z dużą ilością wody. Z danych Dunna o wilgotności wynika, że najbardziej wilgotne mydło palmowe straciło w ciągu 60 dni około jednej piątej masy, a najsuchsze około 6 %.

Twardsza kostka po 24 godzinach pomaga przy formach z gniazdami, jak zauważa Dunn, a Faiola wymienia zmniejszenie ilości wody o 5 do 15 % obok mleczanu sodu i zamrażania jako sposoby na wyjęcie mydła z opornej silikonowej formy.

Nalot, rzeki i kostki, które nie twardnieją

Nalot sodowy powstaje tam, gdzie nieprzereagowany ług na powierzchni styka się z dwutlenkiem węgla z powietrza, a lista sposobów Faioli na jego ograniczenie obejmuje użycie o 5 do 10 % mniej wody. Rzeki glicerynowe, prześwitujące żyłki w barwionym mydle, biorą się z przegrzewania się mydła i są najlepiej widoczne, gdy w mydle jest dwutlenek tytanu lub tlenki; Soap Queen dodaje, że duża ilość wody zwiększa ich prawdopodobieństwo. Wilgotne partie dłużej też pozostają miękkie: mydło kokosowe Dunna z największą ilością wody potrzebowało 52 dni, żeby osiągnąć twardość, którą jego mydło z małą ilością wody miało przy wyjmowaniu z formy. Poradniki o nalocie sodowym, rzekach glicerynowych i miękkim mydle omawiają każdy z tych problemów, a poradnik o fazie żelu opisuje, jak woda zmienia sposób, w jaki blok się nagrzewa i przechodzi fazę żelu.

Podsumowanie na podstawie badania Dunna z 2008 roku, Watson, Faioli i Soap Queen. Ostatni wiersz to wniosek Dunna, że kostki się do siebie upodabniają.

Jak bardzo można zmniejszyć ilość wody?

Dolną granicę wyznacza to, ile ługu woda może utrzymać w roztworze. Wodorotlenek sodu nasyca roztwór przy około 52 % masowych w 20 °C, czyli 108 g na 100 g wody (Międzynarodowa karta bezpieczeństwa chemicznego podaje 109 g na 100 mL). Przy mniejszej ilości wody część ługu nie może się rozpuścić, a stały ług wmieszany do masy zostawia w kostkach żrące ziarenka. Kalkulator sprawdza to zawsze, gdy ważysz ług na sucho: jeśli woda dodawana razem z ługiem waży mniej niż masa ługu podzielona przez 1,08, wyświetla ostrzeżenie o niebezpieczeństwie. Dla 144,1 g wodorotlenku sodu w kostce 40/30/30 to minimum wynosi 133,4 g wody, co daje stosunek około 0,93 : 1.

W praktyce dolną granicą jest roztwór 50 %, 1 : 1 wagowo, i nawet on jest blisko krawędzi: podręcznik OxyChem podaje 12 °C (54 °F) jako temperaturę, w której ług sodowy 50 % zaczyna krystalizować, a podręcznik Dow około 15 °C (60 °F). Roztwór 50 % sprawdza się w ciepłym pomieszczeniu, ale nie w zimnym garażu.

Możesz przeczytać, że ług nie rozpuści się w mniej niż 1,5 części wody. Rozpuści się: 1,5 : 1 to roztwór 40 %, z dużym zapasem w granicach tego, co woda utrzymuje w temperaturze pokojowej. Letcavage i Buck, które opierają przepisy w swojej książce dla początkujących na 2,5 części wody (roztwór 28,6 %), stawiają granicę na 2 częściach, „or you may end up with undissolved pockets of lye in your soap”. Obie granice są ostrożne: w 20 °C woda rozpuszcza więcej ługu, niż sama waży. Dunn robił poprawne mydło przy 50 %, nie znalazł nic niebezpiecznego w mydle z małą ilością wody i sugeruje, że twórcy mogą eksperymentować aż do tego stężenia na małych partiach. Tak wysoko ślad pojawia się jednak bardzo szybko. Przepisy z jego przeglądu mieszczą się między 25 a 38 %, a nasz kalkulator oznacza roztwory powyżej 40 % jako mocne, a poniżej 25 % jako rozcieńczone.

Mocniejsze roztwory bardziej się też nagrzewają przy przygotowaniu. Rozpuszczanie wodorotlenku sodu wydziela ciepło, a gdy jest mniej wody, która je przejmuje, temperatura roztworu rośnie wyżej. Poradnik o temperaturze podaje liczby dotyczące temperatury roztworu ługu; praktyczna zasada brzmi: przy mocnym roztworze wsypuj ług powoli, mieszając, w żaroodpornym naczyniu.

Masterbatch ługu

Masterbatch to ług rozpuszczony z wyprzedzeniem do znanego stężenia, zwykle 50 %: równe masy wodorotlenku sodu i wody destylowanej. Oszczędza czekania, aż świeży roztwór ostygnie, a pojemnik z suchym ługiem otwiera się znacznie rzadziej. Dunn zrobił wszystkie mydła w swoim badaniu wody z jednego zapasu 50 %.

Mydło się nie zmienia. Kalkulator nadal wylicza ług i wodę przepisu, a potem je rozdziela: masterbatch do odważenia to ług ÷ (stężenie ÷ 100), a dodatkowa woda to czysta woda przepisu minus woda zawarta już w roztworze. Dla kostki 40/30/30 przy roztworze 33 % to 288,2 g masterbatchu 50 %, zawierającego 144,1 g wodorotlenku sodu i 144,1 g wody, plus 148,5 g dodatkowej wody. W sekcji „Ług” wybierz Masterbatch ługu w polu Waż ług jako i podaj stężenie; przepis pokaże wtedy roztwór i dodatkową wodę. Jeśli twój zapas jest słabszy niż stężenie samego przepisu, kalkulator to zaznaczy, bo żadna ilość dodatkowej wody tego nie naprawi. Przy NaOH i KOH razem masterbatch zawiera wodorotlenek sodu, a wodorotlenek potasu waży się na sucho.

Masterbatch 50 % przechowywany w zbyt niskiej temperaturze. Płyn nad kryształami nie ma już 50 %, więc nie wolno go ważyć, dopóki nie zostanie ogrzany i znów całkowicie rozpuszczony.

Płyny inne niż woda

Mleko, piwo, kawa, herbata i soki mogą zastąpić część wody lub całą wodę. Kalkulator liczy wodę, którą zawierają, więc mleko pełne, które w około 88 % składa się z wody, dostarcza 88 g wody przepisu na każde 100 g, a kalkulator pokazuje tylko czystą wodę, której jeszcze brakuje. Tłuszcz z mleka też jest liczony, jako dodatkowe przetłuszczenie. Zastąp całą wodę w kostce 40/30/30 przez 332 g mleka pełnego, w którym rozpuścisz ług, a rzeczywiste przetłuszczenie wzrośnie z 5 % do około 6 %. Tak działa nasz przepis Mydło z mlekiem kozim, owsem i miodem, z mlekiem zamrożonym w kostkach, żeby ług go nie przypalił.

To, kiedy dodajesz płyn, jest równie ważne jak to, ile go dodajesz. Ług rozpuszcza się tylko w płynie, z którym go mieszasz, więc płyn wstrzymany do śladu sprawia, że roztwór ługu jest mocniejszy niż stężenie przepisu. Zastąp połowę wody w kostce 40/30/30 mlekiem dodanym przy śladzie, a ług rozpuści się w 146,3 g wody, co daje roztwór 49,6 %; kalkulator ostrzega, że będzie gorący i mocny. Wstrzymaj cały płyn, a ostrzeże, że ług w ogóle nie może się rozpuścić. Nasz przepis Mydło z maślanką i miodem celowo wstrzymuje około 40 % płynu w postaci maślanki, więc jego ług zaczyna w roztworze mocniejszym niż 27 %, jakie wychodzą dla całego przepisu. Pure Soapmaking Anne-Marie Faioli robi to samo w kilku przepisach: cały płyn utrzymuje się w okolicy jednej trzeciej masy olejów, a połowa z niego trafia do masy przy lekkim śladzie jako ciepłe mleko, zaparzona herbata lub puree. W jej mydle z maślanką ług zostaje w ten sposób w roztworze około 45 %. Jak sama zaznacza, to nie jest zmniejszenie ilości wody: do końca trafia ta sama woda, więc nie pojawia się żadna z korzyści zmniejszenia, ani twardsza kostka, ani szybsze dojrzewanie.

Jak zachowuje się każdy płyn, gdy zetknie się z ługiem, od przypalonego mleka po pieniące się piwo, omawiają poradnik o płynach w mydle i poradnik o mydle z mlekiem.

Jak wybrać stężenie

Zacznij od 33 %: przy tym stężeniu ślad pojawia się w tempie, z którym początkujący sobie poradzi, a mydło dojrzewa w rozsądnym czasie. Przesuń się w stronę 28 do 30 %, gdy wzór wymaga czasu albo zapach jest znany z przyspieszania śladu, chyba że przepis składa się głównie z oliwy; nasz przepis Mydło bastylijskie z dużą ilością oliwy idzie w drugą stronę, do 35 %, żeby pomóc miękkiemu mydłu zastygnąć. Przesuń się w stronę 35 do 40 %, jeśli chcesz, żeby kostki były twardsze przy wyjmowaniu z form z gniazdami, miały mniej nalotu sodowego i krócej dojrzewały, i pogódź się z szybszym śladem. Cokolwiek wybierzesz, zapisz to jako stężenie, a kalkulator zamieni je na gramy.