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中級 科學原理 閱讀時間2分鐘 更新於

自己設計手工皂配方:用途、脂肪酸、油脂

設計一款皂是一個短短的循環:用途、脂肪酸、油脂、計算器,每次只改一個地方。這篇指南用真實的數字把這個循環走三遍。

紫色背景上,三小疊剛切好、奶油色深淺略有不同的皂塊,旁邊是一壺橄欖油、一碟椰子油和一塊乳油木果脂

重點摘要

  • 先想清楚這塊皂要做什麼,再決定哪些脂肪酸能達到這個目的,最後才挑油脂。
  • 月桂酸類油脂決定清潔力,椰子油每佔10%約增加七分;固態油脂決定硬度;蓖麻油用5到10%能增加泡沫;液態油補足其餘部分。
  • 每一版草稿都要在計算器裡檢查:對照用途看皂性指標,看碘價和多元不飽和脂肪酸的比例來判斷保存期限,再看超脂的不確定範圍。
  • 每次只改一個地方,並保留每一個版本,這樣你才知道是哪個改動造成了什麼結果。
  • 昂貴的油脂用10%,數字幾乎不會變。要選它們,就是為了別的理由,否則乾脆不用。
本頁內容

皂方是一份油脂清單,但油脂只是手段。決定一塊皂的,是油脂帶來的脂肪酸;而決定你需要哪些脂肪酸的,是這塊皂的用途。這篇指南就按這個順序進行,最後示範三個完整跑過計算器的設計。

先做一款別人測試過的配方

Watson 在 Smart Soapmaking 中提出一個值得認真看待的觀點:大多數失敗的批次,都來自還沒做出一款成功的皂就開始設計配方的人。做皂和設計皂是兩種不同的技能,同時學兩樣,你就分不清問題出在配方還是技巧。先做一款經過測試的配方,例如我們的經典橄欖椰子棕櫚皂,做到整個過程變得乏味為止。然後再改它。

從這塊皂的用途開始

下面的每個決定,都來自同一個問題:這塊皂要做什麼?下表列出本網站自己的配方在常見用途上的位置。把它們當作起點。

用途 重點 本網站配方的範圍
日常洗手、沐浴皂 放在濕的皂盤裡也耐用,容易起泡,不乾澀 月桂酸類油脂20–30%,固態油脂25–45%,蓖麻油0–10%,超脂5–6%(經典橄欖椰子棕櫚皂)
溫和、低清潔力的皂 月桂酸少;泡沫溫和、起泡慢 月桂酸類油脂0–12%,以橄欖油和其他富含油酸的油脂為主,蓖麻油5–10%,超脂7–8%(無香嬰兒皂)
耐用的沐浴皂 硬度;溶解得慢 牛脂、豬油或棕櫚油約45%,月桂酸類油脂25%,蓖麻油5%
家事與洗衣 最強的清潔力 月桂酸類油脂50–100%,超脂0–2%(洗碗與廚房皂;洗衣皂)
鹽皂 加了大量鹽仍能起泡 月桂酸類油脂60–80%,超脂15–18%(鹽皂)

取自本網站的配方。洗髮皂、刮鬍皂和液體皂另有專門的指南。

從用途到脂肪酸

脂肪酸指南說明了每種脂肪酸的作用。就設計而言,四類脂肪酸幾乎決定了一切。

月桂酸和肉豆蔻酸決定清潔力。 椰子油、巴巴蘇油和棕櫚核仁油都約有三分之二是月桂酸加肉豆蔻酸,所以其中任何一種每增加10%,清潔力約增加7分。因此,常用的12–22範圍,大約相當於20–30%的月桂酸類油脂。再多就洗得更乾淨,也可能讓皮膚乾燥:純月桂酸鈉本身就會刺激皮膚,而混合油脂中其他長度的碳鏈則比較溫和。

棕櫚酸和硬脂酸決定硬度和皂的壽命。 棕櫚油、牛脂、豬油、可可脂和乳油木果脂都含有它們,每一種增加的硬度大約是它本身比例的一半,可可脂稍多一點,豬油稍少一點:25%的棕櫚油約增加12分。Watson 的經驗法則是配方中至少要有40%的固態油脂,而這些油脂加上月桂酸類油脂就能達到。

蓖麻油撐起泡沫。 它含有85–92%的蓖麻油酸,蓖麻油每增加5%,起泡力、泡沫穩定度和保濕力會同時增加約4分。大多數配方用5–10%;多出很多,皂就會黏手。

液態油補足其餘部分,而它們的種類決定保存期限。 富含油酸的油脂,例如橄欖油、高油酸葵花油、酪梨油和澳洲胡桃油,都很耐放。富含亞麻油酸和次亞麻油酸的油脂,例如葵花油、大豆油、大麻籽油和亞麻仁油,做出的皂偏軟,也比較快酸敗;只能佔一小部分,原因請看碘價指南。

Cable 建議從三種基礎油開始設計新配方:一種固態油脂、一種液態油和一種月桂酸類油脂,之後再加入其他油脂。這是讓第一版草稿保持簡單、容易理解的好方法。

計算皂性指標所依據的八種脂肪酸月桂酸(12個碳)、肉豆蔻酸(14)、棕櫚酸(16)與硬脂酸(18)是飽和脂肪酸,計入硬度;月桂酸與肉豆蔻酸也計入清潔力與起泡力,棕櫚酸與硬脂酸則計入泡沫穩定度。蓖麻油酸(18個碳,一個雙鍵,一個羥基)計入保濕力、起泡力與泡沫穩定度。油酸(一個雙鍵)、亞麻油酸(兩個)與次亞麻油酸(三個)計入保濕力。脂肪酸碳鏈,按比例繪製(雙鍵以第二條線表示)計入的指標月桂酸C12:0硬度清潔力起泡力肉豆蔻酸C14:0硬度清潔力起泡力棕櫚酸C16:0硬度泡沫穩定度硬脂酸C18:0硬度泡沫穩定度蓖麻油酸C18:1 · 12-OHOH起泡力泡沫穩定度保濕力油酸C18:1保濕力亞麻油酸C18:2保濕力次亞麻油酸C18:3保濕力飽和碳鏈是直的,能緊密堆疊:皂塊較硬。每個雙鍵都會讓碳鏈彎折一次,也多一個讓氧氣攻擊的位置:皂較溫和、保濕力較好,但也較軟、較快酸敗。這些皂性指標是一種慣例,不是量測結果。
設計所依據的四類脂肪酸:月桂酸和肉豆蔻酸帶來清潔力,棕櫚酸和硬脂酸帶來硬度,蓖麻油酸帶來泡沫,不飽和的 C18 脂肪酸帶來溫和。

在計算器中檢查草稿

以百分比輸入油脂,設定超脂和水量,然後依這個順序看結果。

  1. 皂性指標,對照你的用途。 陰影區間只是一種慣例。低清潔力的皂本來就應該落在清潔力的區間之下。要問的是:每個數字是否落在你的用途需要的位置。
  2. 保存期限。 檢查碘價,更直接的是看脂肪酸組成中亞麻油酸和次亞麻油酸的比例。
  3. 不確定範圍。 打開「這些數字有多確定?」。如果最差情況的超脂接近零,就提高超脂,或向供應商索取範圍最寬的那種油脂的分析證明書;原因請看皂化價指南。
  4. 警告與做法。 鹼水太稀、會消耗鹼的添加物、已達上限的香氛:計算器會把它們標示出來,做法則會列出操作順序。

當某項指標超出範圍時,計算器會建議替換:以同樣重量的一種油脂換掉另一種,從你的庫存中挑選(如果你在這裡管理庫存),或從資料庫中的所有油脂挑選,最接近範圍的排在前面。替換之後,鹼量會重新計算。這些建議只依慣例範圍為油脂排序,不考慮其他任何因素,所以要用製皂者的眼光判斷。有些候選是游離脂肪酸或氫化油,在鍋裡的表現截然不同;有些是數據有爭議的油脂;排序也完全不知道價格或氣味。如果常用範圍對某塊皂來說是錯誤的目標,例如低清潔力的皂,Maker 帳號可以把你自己的範圍存成目標範圍,替換建議就會改以它為目標。

三個完整的設計範例

三個設計都以1000 g 油脂計算。鹼量和水量都是計算器給出的數字。

1. 日常皂,改得更溫和

起點是40/30/30皂:400 g 橄欖油、300 g 椰子油和300 g 棕櫚油,超脂5%,鹼水濃度33%。它需要144.1 g 氫氧化鈉和292.6 g 水,指標為硬度45、清潔力21、保濕力51、起泡力21、泡沫穩定度25、碘價52、INS 值161。這是很好的第一塊皂,而它的配方頁直接說明它稍微乾澀,這與清潔力落在範圍上端相符。

目標是同一塊皂,但對乾燥的手更友善。所以減少月桂酸類油脂:椰子油從30%降到20%,清潔力約減少7分。這也會降低硬度,所以棕櫚油只稍微減少,降到25%,差額補給橄欖油。加入5%蓖麻油來維持泡沫,並把超脂提高到6%。結果就是溫和日常皂:500 g 橄欖油、200 g 椰子油、250 g 棕櫚油和50 g 蓖麻油,超脂6%,鹼水濃度33%,需要137.5 g 氫氧化鈉和279.1 g 水。

數值 40/30/30 溫和版
硬度 45 37
清潔力 21 14
保濕力 51 60
起泡力/泡沫穩定度 21 / 25 18 / 27
碘價/INS 值 52 / 161 61 / 144
超脂,最差到最佳情況 1.4–8.4% 2.6–9.2%

這次修改想達到的效果,全都反映在數字上:清潔力降低、保濕力提高、泡沫靠蓖麻油撐住、硬度稍降,超脂的安全邊際也更寬。

試試溫和版。500 g 橄欖油、200 g 椰子油、250 g 棕櫚油和50 g 蓖麻油,超脂6%:氫氧化鈉137.5 g,清潔力14。

在計算器中開啟

2. 低清潔力的皂

目標是一塊給覺得一般皂太乾澀的人用的皂。在配方裡,這就成了月桂酸的上限,它描述的是成分,並不是醫療宣稱。月桂酸類油脂控制在10%:550 g 橄欖油、200 g 乳油木果脂、100 g 椰子油、100 g 米糠油和50 g 蓖麻油,超脂8%,鹼水濃度33%。計算器算出需要127.7 g 氫氧化鈉和259.2 g 水,指標為硬度28、清潔力7、保濕力69、起泡力11、泡沫穩定度26、碘價72、INS 值122。

七項指標中有五項落在常用範圍之外,而且是刻意的。「建議替換」面板會提供把每個數值拉回範圍內的方法,例如用巴巴蘇油或其他月桂酸類油脂取代米糠油,而每一種都會破壞這個設計。目標範圍正是為這種情況而設:一個把清潔力設為例如5–10、並把你不打算評判的指標留白的目標範圍,會依配方的用途來衡量它。

這個設計有兩個後果值得預先規劃。橄欖油佔55%、硬度又低,這塊皂會軟比較久,要等完整晾皂後再評判。而且,依它所用油脂公開的皂化價範圍,名目超脂8%時,計算器顯示的超脂可能落在5.1%到11.0%之間。分析證明書對用量最多的油脂幫助最大:橄欖油有實測值時,範圍縮小到6.7–9.6%,而乳油木果脂有實測值時,只縮小到5.4–10.4%。

看範圍怎麼變。這塊低清潔力皂需要127.7 g 氫氧化鈉;在「分析證明書上的實測值」中輸入橄欖油的實測皂化價,看超脂範圍如何收窄。

在計算器中開啟

3. 奢華皂,以及奢華買到了什麼

奢華皂很花錢:300 g 橄欖油、200 g 乳油木果脂、150 g 酪梨油、150 g 椰子油、100 g 摩洛哥堅果油、50 g 蓖麻油和50 g 澳洲胡桃油,超脂8%,鹼水濃度33%。它需要129.9 g 氫氧化鈉和263.6 g 水,指標為硬度32、清潔力10、保濕力64、起泡力15、泡沫穩定度26、碘價68、INS 值130。

現在把酪梨油、摩洛哥堅果油和澳洲胡桃油換成橄欖油:600 g 橄欖油、200 g 乳油木果脂、150 g 椰子油和50 g 蓖麻油。這個版本同樣需要129.9 g 氫氧化鈉,指標為硬度31、清潔力10、保濕力66、起泡力15、泡沫穩定度25、碘價67、INS 值131。每個數字的差距都在兩分以內。酪梨油、摩洛哥堅果油和澳洲胡桃油和橄欖油一樣,主要由不飽和脂肪酸構成,所以在脂肪酸的數字上,它們的表現就像價格貴上好幾倍的橄欖油。它們在脂肪酸之外帶來的東西,例如不皂化物,或標籤上的故事,都不是這些數字能顯示的。這正是要刻意選擇它們、並誠實描述它們的理由。

「建議替換」面板在這裡也有意見。清潔力10和 INS 值130都低於範圍,它的第一個建議是用巴巴蘇油取代摩洛哥堅果油,讓清潔力升到17、INS 值升到144。要不要採用,取決於用途:對一塊滋潤、溫和的皂來說,低清潔力可能正是你想要的。

反覆調整

  • 每次只改一個地方。 同一批改兩處,你就只能猜是哪一處起了作用。
  • 保留每一個版本。 複製的連結能原封不動地保存配方;儲存的配方會保留各個版本,Maker 帳號還會顯示每個版本以及版本之間的差異。
  • 測試批次要小,500 g 油脂就很夠了,並等它們完整晾皂後再評判。兩週時還軟的皂,到六週時可能是一塊好皂。
  • 記下你注意到的事,而不只是你秤了什麼:泡沫、膚感、皂在皂盤裡消耗的情形。數字只是代表,這些筆記才是證據本身。

計算器負責化學,評判由你來做。超脂指南和水量指南談的是每個設計也都必須決定的兩項設定。

試試這些皂方

所有配方

資料來源

這些來源的說明在英文頁面上,保留當初與各文件核對過的原文。

  1. Smart Soapmaking: The Simple Guide to Making Traditional Handmade Soap . Anne L. Watson, Shepard Publications , 2013.
  2. The Natural Soap Making Book for Beginners . Kelly Cable, Althea Press , 2017.
  3. Standard for Named Vegetable Oils (CXS 210-1999) . Codex Alimentarius Commission (FAO/WHO) .
  4. Standard for Named Animal Fats (CXS 211-1999) . Codex Alimentarius Commission (FAO/WHO) .
  5. Triterpene alcohol and fatty acid composition of shea nuts from seven African countries . Akihisa T. et al., Journal of Oleo Science 59(7) , 2010.
  6. Irritancy testing of sodium laurate and other anionic detergents using an open exposure model . Tupker R. A. et al., Skin Research and Technology 3(2) , 1997.