Como o sabão é feito: a saponificação, quando o óleo encontra a soda

O sabão não é uma mistura de óleo e soda. É uma substância nova, em que o óleo e a soda se transformam, e numa barra bem feita não sobra nada de nenhum dos dois, a não ser um pouco do óleo, de propósito. Este guia explica o que acontece na panela, com os números reais, para que os passos dos outros guias façam sentido em vez de parecerem regras.

Do que são feitos os óleos e as gorduras

O azeite de oliva, o óleo de coco, a manteiga de karité e a banha de porco parecem diferentes, mas quimicamente são o mesmo tipo de coisa: triglicerídeos. Um triglicerídeo é uma pequena molécula, o glicerol, segurando três longas cadeias chamadas ácidos graxos. Quase tudo num óleo para sabão é triglicerídeo; o resto, em geral um ou dois por cento (mais na manteiga de karité), são outras coisas (vitaminas, esteróis, ceras) que a soda não consegue transformar em sabão e que simplesmente ficam na barra.

O que diferencia um óleo do outro é quais ácidos graxos ele carrega. O azeite de oliva é principalmente ácido oleico, uma cadeia de 18 carbonos com uma dobra. O óleo de coco é principalmente ácido láurico, uma cadeia reta de 12. Essas cadeias decidem quase tudo no sabão: o quanto ele é duro, como faz espuma, o quanto é suave na pele e quanto tempo se conserva. O guia de ácidos graxos se aprofunda nisso; por enquanto, basta saber que as cadeias são a parte que vira sabão.

O que a soda faz com eles

A soda é um álcali forte: hidróxido de sódio (NaOH) para o sabonete em barra, hidróxido de potássio (KOH) para o sabão mole e o sabonete líquido. Dissolvida em água, ela ataca a ligação que prende cada ácido graxo ao glicerol. A cadeia se solta com uma carga negativa e se junta ao sódio; o glicerol se solta como glicerina. A reação se chama saponificação, da palavra latina para sabão. Até o começo do século XIX, achava-se que o sabão era uma simples mistura de gordura e álcali; o químico Michel Chevreul mostrou que é uma transformação química, que quebra a gordura em ácidos graxos e glicerol, o trabalho a que o manual de Simmons e Appleton, de 1908, atribui ter dado à saboaria uma base científica.

100 g+NaOHNaOHNaOHSoda13,5 g−Na⁺−Na⁺−Na⁺Sabãooleato de sódio · 103,1 g+OHOHOHGlicerina10,4 g100,0 g + 13,5 g = 103,1 g + 10,4 g: nada se perde, tudo se reorganiza.

Uma molécula de gordura mais três de soda dá três de sabão mais uma de glicerina. As massas são para 100 g de azeite de oliva com um índice de saponificação de 190 mg KOH/g.

Duas coisas nessa reação importam toda vez que você faz sabão.

Ela é exata. Uma molécula de gordura consome exatamente três moléculas de hidróxido, nem mais nem menos. Soda de menos deixa um pouco de óleo sem reagir, o que é inofensivo e é o que quem faz sabão faz de propósito (veja superfat, mais abaixo). Soda demais deixa soda livre na barra, que é cáustica, e esse é o único erro que as calculadoras de soda existem para evitar.

Ela libera calor. A massa se aquece sozinha enquanto saponifica, e é por isso que um bloco embrulhado numa toalha pode esquentar a ponto de ficar translúcido no meio (a fase gel), e por isso as receitas ricas em açúcares, leite ou mel podem superaquecer. Dissolver a soda na água também libera calor, à parte e depressa: uma solução de soda recém-feita pode passar de 90 °C (194 °F).

O sódio faz barras, o potássio faz sabonete líquido

A molécula de sabão é a mesma cadeia de ácido graxo nos dois casos; só muda o parceiro. Os sabões de sódio se arrumam em cristais firmes, então o hidróxido de sódio dá as barras duras que a maioria das pessoas chama de “sabão”. Os sabões de potássio são muito mais solúveis em água, então o hidróxido de potássio dá uma pasta mole que pode ser diluída em sabonete líquido. Os sabões de barbear e os sabões cremosos costumam usar uma mistura dos dois, que a calculadora trata como soda mista.

Os dois não se trocam grama por grama. Um átomo de potássio é mais pesado que um de sódio, então são precisos 56,1 g de KOH para fazer o trabalho de 40,0 g de NaOH. A calculadora converte um no outro com essas massas molares.

Quanta soda: o índice de saponificação

Cada óleo pede a sua própria quantidade de soda, e o número que diz quanto é o seu índice de saponificação, ou índice SAP: os miligramas de hidróxido de potássio necessários para saponificar um grama desse óleo. Ele é medido em laboratório por um método padronizado (AOCS Cd 3-25), e as normas de alimentos publicam a faixa em que cada óleo se encontra.

Óleo	Índice SAP (mg KOH/g)	NaOH por 100 g de óleo
Azeite de oliva	184–196	13,1–14,0 g
Óleo de coco	248–265	17,7–18,9 g
Óleo de palma	190–209	13,5–14,9 g
Manteiga de cacau	188–198	13,4–14,1 g
Banha de porco	192–203	13,7–14,5 g
Óleo de rícino	176–182	12,5–13,0 g

Faixas das normas de alimentos do Codex e dos outros documentos primários indicados na página de cada óleo. A coluna de NaOH é o valor de KOH vezes 39,997 ÷ 56,106.

Por que o óleo de coco precisa de um terço a mais de soda que o azeite de oliva? Porque as cadeias dele são mais curtas. Um grama de óleo de coco tem mais moléculas de gordura que um grama de azeite, e cada molécula precisa dos seus três hidróxidos. Dá para conferir só a partir das moléculas: a trilaurina pura (três cadeias láuricas) dá 263 mg KOH/g, e a trioleína pura (três cadeias oleicas), 190, que é exatamente onde o óleo de coco e o azeite de oliva ficam.

A soda de uma receita é a soma sobre os seus óleos: o peso de cada óleo vezes o seu índice SAP. Essa é toda a aritmética, e é por isso que ninguém deveria fazer sabão com uma receita que não tenha passado por uma calculadora com os óleos que realmente estão na panela. O óleo de coco pede cerca de 35 % mais soda que o azeite de oliva, então coloque azeite no lugar dele, mantenha a quantidade de soda antiga, e a barra fica cáustica.

Faça a conta você mesmo. 1000 g de azeite de oliva precisam de 135,4 g de hidróxido de sódio para saponificar por completo. Com 5 % de superfat, a calculadora pede 128,7 g.

Abrir na calculadora

Por que se usa menos soda do que os óleos precisam

Quase toda receita usa alguns por cento a menos de soda do que os óleos poderiam receber. Essa falta é o superfat (superengorduramento): com 5 %, a soda basta para 95 % dos óleos, e os outros 5 % ficam na barra como óleo. Há três boas razões para isso.

Os índices SAP são faixas, não constantes. O azeite de oliva pode estar em qualquer ponto entre 184 e 196. Uma calculadora precisa escolher um valor, e o superfat cobre a diferença entre esse valor e o seu frasco em particular.
Balanças, pureza da soda e derramamentos não são perfeitos. Alguns por cento de margem fazem com que um pequeno erro de pesagem dê uma barra um pouco mais mole, e não uma barra agressiva.
Um pouco de óleo livre é mais agradável na pele. A maioria das barras do dia a dia fica entre 3 e 8 %.

O guia de superfat explica quando subir (sabonetes de sal) ou descer (sabão para roupa e sabonete líquido).

Para onde vai a glicerina

No desenho acima, cada 100 g de azeite de oliva liberaram cerca de 10 g de glicerina. No sabonete de processo a frio e de processo a quente, ela fica toda na barra, onde atrai umidade e é parte da razão pela qual o sabonete artesanal parece diferente da maioria das barras comerciais.

O sabão industrial, tradicionalmente, é feito pelo processo de cozimento completo: a gordura é fervida com a soda e depois salgada, o que faz o sabão subir em grumos enquanto a glicerina e a lixívia gasta escorrem por baixo, e o sabão é então fervido de novo com excesso de soda para terminar a reação. A glicerina é vendida à parte. Até o começo dos anos 1800, os saboeiros jogavam essas lixívias no ralo, como resíduo; em 1908, escreveram Simmons e Appleton, elas tinham se tornado a principal fonte de lucro dos sabões baratos, “the chief source of profit in the manufacture of cheap soaps”. Não há nada de errado com esse sabão; é simplesmente outro produto.

Por que o sabão limpa

Uma molécula de sabão tem duas pontas que querem coisas diferentes. A ponta com carga, onde fica o sódio, é atraída pela água. A longa cauda de ácido graxo é atraída pelo óleo e pela gordura. Na água, as moléculas de sabão se juntam em volta de uma gota de óleo, com a cauda dentro dela e a cabeça com carga voltada para fora, formando uma bolinha chamada micela, que a água consegue levar embora. É o próprio sabão que faz esse trabalho. O manual de Simmons e Appleton, de 1908, relata o teste que mostrou isso, o de Hillyer: um álcali diluído emulsionava o óleo de algodão só enquanto o óleo ainda tinha ácido graxo livre para ele transformar em sabão, e não fazia nada com óleo sem ácido nem com querosene, enquanto uma solução de oleato de sódio, que é um sabão, emulsionava os dois.

Uma ponta da molécula de sabão fica na água e a outra no óleo, então as moléculas de sabão conseguem envolver uma gota de gordura e levá-la no enxágue.

É também por isso que o sabão é levemente alcalino. Ele é o sal de um ácido fraco (o ácido graxo) e de uma base forte, então uma solução de sabão perfeitamente feito mede por volta de pH 9 a 10. Isso é o que o sabão é, e não sinal de soda que sobrou; o teste para soda livre é outro, explicado no guia de pH do sabonete.

Quanto tempo a reação leva, e para que serve a cura

No sabonete de processo a frio, a maior parte da soda é consumida nos primeiros um ou dois dias, e mais depressa se o bloco passar pela fase gel. Quando o bloco está firme o bastante para cortar, já é sabão. As quatro a seis semanas de cura que vêm depois servem principalmente para a água: uma barra que começa com um quinto a um quarto de água perde boa parte dela, fica mais dura, dura mais no chuveiro e fica mais suave à medida que a sua estrutura cristalina se assenta. O sabonete de processo a quente é cozido até a reação terminar, então fica seguro mais cedo, mas também ganha com as mesmas semanas para a água sair.

Restam só as questões práticas, que o resto do caminho do iniciante responde, na ordem: como manusear a soda com segurança, o equipamento de que você precisa e o seu primeiro lote, que faz a nossa barra sem palma para o primeiro lote.