手工皂的溫度：鹼水溫度、打皂溫度與凝膠期

冷製皂的每個階段都與溫度有關，從那一杯鹼水，到皂條在模具裡度過的那幾個小時。這篇指南為每個階段給出數字：有原始數據的就用原始數據，沒有的就用推算出來的估計值，並註明哪些是哪一種。

鹼水會變多熱

把氫氧化鈉溶進水裡會放熱。標準數值是在水大量過剩時的值：在25°C下每溶解一莫耳放出10,637卡，也就是44.5 kJ，這是美國國家標準局（US National Bureau of Standards）對這些測量所做的嚴格評述中列出的「最佳」（best）值（Parker，1965）。換算下來，每克鹼約1.1 kJ。

做皂用的鹼水遠沒有那麼稀，而在濃溶液中每莫耳放出的熱較少，因為每莫耳可供離子安頓的水比較少。同一份評述以「相對表觀莫耳焓」列出了各種濃度的修正值。以下是33%鹼水的完整計算。

1. 組成。 100 g 鹼水含33 g NaOH 和67 g 水。以39.997 g/mol 計算，就是0.825 mol 的 NaOH 溶在0.067 kg 的水中，重量莫耳濃度為12.3 mol/kg。
2. 這個濃度下每莫耳的熱。 Parker 的表在12.33 mol/kg 列出 +1,513 cal/mol，正好緊鄰我們的濃度。溶解熱為 −10,637 + 1,513 = −9,124 cal/mol，以每卡4.184 J 換算為 −38.2 kJ/mol。
3. 放出的熱。 0.825 mol × 38.2 kJ/mol = 31.5 kJ。
4. 溶液能容納的熱。 OxyChem 的手冊列出濃度32%到34%的燒鹼溶液，在80到200°F之間的比熱為每磅每°F 0.84到0.86 Btu，約為每克每度3.6 J。100 g 鹼水約需358 J 才能升溫1°C。
5. 升溫幅度。 31,500 J ÷ 358 J/°C = 88°C。從20°C（68°F）的水開始，鹼水會達到約 108°C（227°F）。

這是估計值，而且是上限，因為它假設每一焦耳的熱都留在溶液裡。在實際的量杯中，鹼需要一兩分鐘才能溶解，這段時間裡熱會不斷散失到量杯、空氣和表面冒出的蒸氣中。即使如此，剛調好的鹼水仍可能超過90°C（194°F）：Failor 記錄到一次急升到約200°F（93°C），Cavitch 和 Faiola 也給出同樣的數字，Watson 則提醒它可能升到沸騰。Faiola 補充，含糖的液體會更熱。這個估計仍告訴你兩件有用的事：鹼水的溫度遠遠超過會燙傷人的溫度，而且離沸點只差約10°C；依 OxyChem 的圖表，33%鹼水的沸點約為119°C（246°F）。

這個方法經得起獨立驗證。OxyChem 的手冊在它的焓圖上演算了一個稀釋的例子：120°F的50%燒鹼，用80°F的水稀釋到20%，最後約為143°F。用同樣的 Parker 數據和比熱，再從 Parker 表的最後一列稍微外推，算出來也是143°F。

依 Parker 的溶解熱和 OxyChem 的比熱，以上述同樣方法推算的估計值。實際讀數會比較低。

有兩點值得注意。濃度越高的鹼水，每克鹼放出的熱越少，溫度卻越高，因為吸收熱的水比較少。減水會讓鹼水更濃，也更熱。

100 g 氫氧化鈉所需的水量25%300 g · 3.00 : 1較慢；較易出現皂粉與收縮28%257 g · 2.57 : 130%233 g · 2.33 : 133%203 g · 2.03 : 1本站預設，日常的中間值35%186 g · 1.86 : 140%150 g · 1.50 : 1減水：較快到達 Trace45%122 g · 1.22 : 150%100 g · 1.00 : 1預製鹼水；低於12 °C 會結晶過去的預設值「全水量」（水量為油重的38%），在鹼量佔油重14%的典型配方中，約等於27%的鹼水。

放到整個配方裡，這些數字比感覺上大得多。1000 g 橄欖油、超脂5%所需的128.7 g 氫氧化鈉，以33%的濃度溶在261.2 g 水中，會放出約123 kJ 的熱：足以讓一公升的水升溫將近30°C。

同樣的計算也解釋了加入順序的規則。把水倒在固體鹼上，最先接觸鹼粒的那幾克水會變成濃度極高、溫度極高的溶液，噴濺和沸騰溢出就是這樣發生的。Dow 為自家燒鹼寫的手冊說得很簡單：把鹼加進水裡，絕不要把水加進鹼裡。其餘內容見鹼的安全處理指南。

皂化熱

第二個熱源是反應本身。我們找不到皂化做皂油脂時放熱的實測值，所以這裡用一些熱數據早已確知的小分子來估算。

就能量而言，皂化一個酯等於兩個步驟：先用水把它水解，再中和產生的酸。以教科書上典型的小分子酯乙酸乙酯為例，依 NIST 的生成焓，第一步會吸收少量的熱，每莫耳約4到7 kJ。第二步每莫耳放出約56 kJ：Parker 列出氫離子與氫氧根離子結合的數值為13,345卡，也就是55.8 kJ，而羧酸對這個數值影響不大。淨值是每莫耳酯鍵大約50 kJ。

橄欖油每克含3.39 mmol 酯鍵（它的皂化價190 mg KOH/g 除以56.1）。上面那個1000 g 的配方，用3.22 mol 的鹼皂化了其中95%，依這個估計會放出大約160 kJ：比溶鹼時放出的123 kJ 多一些。請把它當作量級來看。長鏈的皂會結晶、形成液晶，這是小分子酯不會發生的，而每一種變化都有它自己的熱。

真正重要的差別是時間。溶鹼的熱在一分鐘內就出現，你可以在水槽裡讓它降溫。反應的熱則在模具裡花好幾個小時慢慢出現，而且它會加快產生它的反應：溫熱的皂液皂化得更快，又讓它更熱。Thomssen 在1922年的手冊中，描述了工廠框模裡的結果：「進一步自發皂化所產生的熱，會讓皂在框模中間隆起」（The heat produced by the further spontaneous saponification will cause the soap to rise in the middle of the frame）。工廠的冷製法就是靠這股熱運作的。Simmons 和 Appleton 在1908年的手冊中描述，椰子油即使在低溫下也會與濃鹼結合，並「放出足以完成皂化的熱」（evolving sufficient heat to complete the saponification）；在混合油脂中，椰子油啟動反應，它的熱再帶動牛脂、棕櫚油或橄欖油一起反應。

凝膠：熱去了哪裡

皂和水在一起時，會隨溫度改變相態。低溫的新鮮皂是凝乳相（curd）：皂的結晶分散在水中，不透明。溫度夠高時，它會變成老一輩製皂工人所說的純皂相（neat soap），一種半透明、有光澤的液晶，也就是手工皂製作者說的凝膠。皂化化學指南說明了它的結構。

Dunn 的皂與水相圖把它量化了。以下數值是從圖上讀出來的，所以是近似值：在圖涵蓋的範圍內（含水量約11%到27%），皂在約60°C（140°F）開始轉為凝膠，而要完全凝膠所需的溫度，會隨水量減少而升高。含水約27%時，60°C 就差不多夠了。含水20%時，需要約75°C（167°F）。含水11%時，需要超過100°C。

皂液中的水量依計算器算出，以1000 g 橄欖油、超脂5%為例；凝膠溫度讀自 Dunn 的圖（2012）。

製皂者憑經驗也得出同樣的門檻。Faiola 在 Pure Soapmaking 中寫道，皂「通常在模具中溫度超過140°F（60°C）時就會凝膠」，而大多數在49°C（120°F）或更高溫度下混合的配方會自行凝膠。

皂條會變得多熱？Faiola 說凝膠時的溫度通常比入模溫度高40到60°F，也就是22到33°C。所以在38到43°C（100到110°F）入模的皂條，最高溫大約落在60到76°C之間：正好橫跨門檻。這就是為什麼同一個配方今天會凝膠、明天卻不會，也是為什麼水少的批次比較容易只有中間凝膠，因為那裡最熱。

大小、形狀與保溫

皂條產生的熱和體積成正比，散失的熱和表面積成正比。25 × 8 × 7 cm 的皂條，體積1.4公升，表面積862 cm²：每立方公分0.62 cm²。一個7 × 5 × 2.5 cm 的單格模，每立方公分有1.49 cm²，也就是每克皂可散熱的表面積是2.4倍。把皂條的長寬高都加倍，這個比值就減半。以下三條做皂建議，背後就是這個算術：

• 多孔模很少會自己凝膠。 想要凝膠就得加熱；Faiola 想要顏色更鮮豔時，會用調到低溫的電熱墊加熱約30分鐘來促使凝膠。
• 大模具可能失控。 Watson 提醒，很大的一批皂倒進同一個模具可能過熱，甚至沸騰，她建議用中等大小的模具，並在模具之間留空間。
• 保溫和降溫作用在同一個平衡上。 毛巾或箱子會減緩散熱，讓皂條進入凝膠；不加蓋的模具放進冰箱冷藏或冷凍，則能讓它不凝膠。什麼時候該用哪一種，見凝膠期指南。

選擇打皂溫度

溫度下限由油脂決定。皂液冷卻到較硬的油脂開始凝固時，就會在沒有皂化的情況下變稠，Watson 稱之為假 Trace。混合油脂能降到多低，要看配方，因為油脂會互相溶解，但硬油的熔點可以提供一個尺度。依我們油脂頁面上的範圍，椰子油的熔點是23–26°C，可可脂是31–35°C，乳油木果脂是33–40.5°C，蜂蠟是62–65°C，所以 Faiola 建議含蜂蠟的皂要在63°C（145°F）或更高的溫度下打皂，以免蜂蠟變硬。

在下限以上，選擇什麼溫度是操作習慣，而不是化學問題，各家說法差異很大。

在這個範圍內任何溫度都能成皂。改變的是速度。

溫度較高的皂液皂化得較快：比較早到 Trace、比較早自行升溫，也比較容易凝膠。溫度較低的皂液有更多時間做渲染和分層，也能讓含奶和含糖的皂顏色較淺。Corley Barto 用較低溫度做含蓖麻油的配方，因為她說蓖麻油升溫得更厲害；我們沒看到任何支持這個說法的測量。

Watson 把反應熱當成量尺。她會攪拌到皂液比起始溫度升高約1°C（2°F），這表示皂化已經開始，但絕不超過升溫3°C（5°F），超過之後皂液可能稠到倒不出來。

糖、蜂蜜、牛奶與酒精

糖和醇類會讓一批皂更快到 Trace，溫度也更高。Dunn 的解釋是，它們在皂分子和水分子之間搭起橋樑，讓油脂更早乳化、皂化更快，於是升溫和凝膠都提前了。我們的添加物資料庫把糖、蜂蜜和山梨醇標記為會讓皂升溫，配方中有這些添加物時，計算器寫出的製作步驟會提醒你不要為模具保溫。我們的白脫牛奶蜂蜜皂更進一步，入模後的第一天都放在冰箱裡。

蜂蜜和牛奶還帶來一項危害。NOAA 的化學品資料庫警告，還原糖「在鹼存在下加熱（超過84°C）時，會釋放出有毒濃度的一氧化碳」。蜂蜜中的葡萄糖和果糖都是還原糖，牛奶中的乳糖也是。這是蜂蜜要在 Trace 時才加、絕不加進熱鹼水的原因之一。Faiola 做蜂蜜皂時，兩種液體都從低於38°C（100°F）開始，在 Trace 時加入蜂蜜，入模後直接放進冰箱冷藏或冷凍。

牛奶還有第二個問題：顏色。Dunn 把乳糖加進鹼液裡，幾分鐘內就變成褐色，他認為這就是羊奶皂顏色的來源。整個技巧就在於加鹼時讓奶保持冰冷：我們的羊奶燕麥蜂蜜皂是把鹼撒在泡在冰水裡的冷凍奶上。已出版資料對奶與鹼混合液的溫度上限，從 Letcavage 和 Harden 的49°C（120°F）到 Corley Barto 的60°C（140°F）都有，而我們的牛奶皂指南以低於30°C（86°F）為目標。Cavitch 也維持在這個範圍：她先把鹼水冷卻到27°C（80°F），再慢慢倒進加溫到同樣溫度的奶裡；Faiola 則讓她的椰奶鹼液保持在低於38°C（100°F）。最高溫越低，皂的顏色越淺。

啤酒和葡萄酒同時含有糖和酒精。Cable 會先讓它們消氣，再用小火煮30分鐘才使用，以降低過熱的風險，而且從不為皂保溫；處理方法見液體指南。

皂條過熱時

過熱的皂條會像 Thomssen 所見的那樣中間隆起，接著頂面裂開，最糟的情況是皂被往上推，溢出模具邊緣。Faiola 還把出汗和熱隧道（皂條中心的大孔洞）列為糖分額外的熱可能造成的問題。熱也會在皂的內部表現為甘油河紋與龜裂。解決方法是把熱帶走：拿掉覆蓋物，移到陰涼的地方。Cable 會把過熱的皂條放進冰箱，但提醒它還是可能溢出來。

最糟的情況是 Watson 所警告的：皂條達到它自身水分的沸點。新鮮皂液約含15%到25%的水，而一個含糖的配方，用較高溫度打皂、再倒進保溫的大模具，等於這篇指南中的每一個因素都在把它往那個方向推。

熱製法與融化再製

在熱製法中，熱是刻意加入的。Fisher 用調到低溫的慢燉鍋或烤箱，在66–77°C（150–170°F）下煮皂，讓整批皂在反應完成的同時經過凝膠。香氛要等皂稍微冷卻後才加：在我們計算器步驟所依循的熱製法，以及我們的羊奶乳油木果脂熱製皂中，是在低於約82°C（180°F）時加入，以免香氛揮發。

融化再製皂基是已經完成的皂，所以本身沒有反應熱。它的限制在於能承受多少熱。Fisher 認為54–60°C（130–140°F）是最好操作的範圍，並提醒皂基超過71°C（160°F）就會開始沸騰、燒焦。過熱會讓水分蒸發，Failor 指出這會讓皂變脆或有難聞的氣味。用短時間分次加熱或隔水加熱，每次之間攪拌一下。融化再製計算器可以幫你算出一批的份量。