重點摘要
- 超脂和減鹼是同一個數字。設為5%時,你秤的是油脂能用掉的鹼量的95%,約有5%的油會以油的形式留在皂裡。
- 需要這個邊際,主要是因為皂化價是一個範圍。橄欖油加椰子油的配方名目超脂3%,實際上可能落在−0.2%到6%之間。
- 洗衣皂設0%,液體皂0到3%,日常皂塊3到8%,鹽皂15到20%。這些是製皂圈的慣例,不是常數。
- 冷製法中,在 Trace 時拌入的油並不是最後剩下的油:剩下的是反應最慢的油。只有熱製法熬煮之後,才能由你選擇。
本頁內容
超脂就是刻意讓鹼不足。計算器先算出你的油脂能變成皂所需的鹼量,再讓你少秤幾個百分點,於是有幾個百分點的油永遠碰不到氫氧根,以油的形式留在皂裡。這篇指南說明其中的算法、背後的原因、製皂者為每種皂設定多少,以及計算器能告訴你實際上有多少安全邊際。
超脂和減鹼是同一個數字
這兩個名稱是從兩端描述同一件事。減鹼是你做的事:算出能皂化每一公克油脂所需的鹼,然後少用一點。超脂是你得到的結果:沒有皂化的油。
以1000 g 橄欖油為例。以它的代表性皂化價190 mg KOH/g 計算,要完全變成皂需要135.4 g 氫氧化鈉。超脂5%時,計算器要求128.7 g,也就是其中的95%。油脂對鹼最後那5%的需求永遠得不到滿足,所以約有50 g 的油會留在皂裡。
計算器一律把超脂套用在鹼上,而不是油脂上:所有油脂都放進鍋裡,鹼量是完整需求量乘以(1 − 超脂 ÷ 100),之後再依你的鹼的純度修正。公式頁把它連同出處完整寫出。
有些舊書用相反的方式超脂:先依配方的油脂算出鹼量,再額外加油。結果幾乎一樣。用足量的135.4 g 氫氧化鈉皂化1000 g 橄欖油,再多加50 g 油,超脂是4.8%,比5%略低一點,因為多加的油是原本油量的5%,卻只佔新總量的4.8%。Kevin Dunn 和他的學生在實驗室比較這兩種做法時,發現兩者沒有真正的差別。至於「後加的油就是剩下的油」這個想法,則站不住腳,下面關於 Trace 的段落會說明。
為什麼要少放鹼
你的油的皂化價是一個範圍
每種油的皂化價都會隨產地、季節和精製方式,在不同原料批號之間變動,所以食品標準會為每種油公布一個範圍:Codex 給橄欖油的是184到196 mg KOH/g,椰子油是248到265。計算器必須在每個範圍中取一個數字來秤鹼。如果你手上的油在範圍中的位置比那個數字低,它需要的鹼就比你秤的少,差額會直接從你的超脂中扣掉。
表格和瓶子之間的落差並不是假設。Dunn 測得他買的棕櫚油皂化價為196 mg KOH/g,比供應商給的203低了約3%,而這兩個數字都在公開的190到209範圍內。
我們的計算器會把每個公開的範圍一路帶進結果。以80%橄欖油和20%椰子油、名目超脂3%的皂為例,依兩種油落在各自範圍中的位置不同,實際超脂可能在−0.2%到6.0%之間。負的那一端就是鹼過量的皂。
這就是製皂圈習慣用約5%所換來的保障。對橄欖油和椰子油的混合配方來說,名目超脂約3.2%是讓最差情況也維持在零或以上的最小值。至於40%橄欖油、30%椰子油和30%棕櫚油的經典皂,這個值是3.7%,因為棕櫚油公開的範圍比較寬。
秤和鹼都不完美
顯示到公克的秤,秤鹼時可能差一公克,而一公克就是那款40/30/30皂做500 g 一批時所需72.1 g 氫氧化鈉的1.4%。批次越小,一公克所佔的比例就越大。
純度可能往任一方向偏。氫氧化鉀的市售純度約為90%:工業用片狀約為91% KOH 和8%水,試藥級的顆粒只保證到85%。KOH 的純度輸入錯誤,鹼量就會差好幾個百分點,還可能偏向危險的方向。從空氣中吸收了水分的氫氧化鈉,秤起來比其中的 NaOH 重,這個誤差偏向安全的一邊,也就是皂更軟、超脂更多。NaOH 與 KOH 指南會詳細說明純度。
一點游離油會更溫和
最後一個原因是膚感。幾個百分點的未皂化油,能讓皂洗起來沒那麼澀;多太多的話,皂會變軟,泡沫也變薄。Watson 把常用範圍定在5到8%,並提醒不要用預設為零的計算器;Faiola 則說常見範圍是3到8%。這部分是製皂圈的慣例。沒有人測量過超脂多少時皂塊就不再讓人覺得刺激,而答案也會取決於油脂、晾皂,以及是誰的皮膚。
製皂者通常怎麼設定
| 皂 | 常用超脂 | 原因 | 本網站 |
|---|---|---|---|
| 洗衣與家事皂 | 0%,最多約1% | 洗衣時的游離油會留在布料上 | 零超脂洗衣皂,0% |
| 液體皂(KOH) | 0到3% | 未皂化的油會讓稀釋後的皂變混濁 | 使用 KOH 時,計算器在3到4%會提示,超過4%會警告 |
| 日常皂塊 | 3到8% | 為皂化價範圍留邊際,膚感也更溫和 | 我們的預設值是5% |
| 鹽皂和純椰子油皂 | 15到20% | 月桂酸皂清潔力太強,需要大量游離油才會對皮膚友善 | 粉紅鹽 SPA 皂 18%、純椰子油皂 20% |
製皂圈的慣例,依本網站配方的寫法。上面的超脂圖也使用同樣的區間。
計算器會標示兩端的情況。負的超脂會出現危險警告,因為這表示鹼比油脂能用掉的多,只有做洗衣皂時才會刻意這麼做。超過20%時,它會警告皂會偏軟、泡沫弱,酸敗的機會也更高。只用氫氧化鉀時,它會在3到4%加上提示,這是液體皂為了皂化價的差異可能需要的邊際,超過4%則會警告。
設為0%時,完全沒有邊際。把我們的純椰子油洗衣皂放進計算器,它在公開範圍中的最差情況是−3.4%。這在洗衣機裡無害,也是不要用它洗臉的好理由。另一端,超脂18%的粉紅鹽皂,在同樣的範圍中從15.3%到20.6%:超脂高到這個程度,不確定性就不重要了。
高超脂與橘色斑點
橘色斑點就是酸敗,也就是不飽和脂肪的氧化,而富含亞麻油酸和次亞麻油酸的多元不飽和油脂最先發生。人們很容易只怪游離油,但超脂這個槓桿比看起來小。Dunn 把橄欖油皂放在60°C(140°F)的氧氣中老化時,減鹼10%的皂最後確實比不減鹼的更橘,但不減鹼的那塊也在差不多的時間明顯變橘。他的結論是:降低超脂並不能治好橘色斑點。
真正改變結果的是油脂本身,因為椰子油皂從未明顯變橘,以及添加物:迷迭香萃取和螯合劑 EDTA 都各自讓橘色延後到他300小時的測試結束之後。微量的鐵和銅、熱、光和潮濕的保存環境都會加速酸敗。但這些都不代表超脂很高是明智的:常用範圍的上限是8%,Faiola 也把超過10%的超脂和較短的保存期限連在一起。橘色斑點指南和抗氧化劑與螯合劑指南有更深入的說明。
在 Trace 時加入的油不是剩下的油
有一種很流行的技巧,是保留一種高級油,等到 Trace 時再拌入,理由是鹼已經被用掉了,最後加進去的油就會成為超脂。Dunn 測試過這個說法。他的學生用完全相同的材料做成一對對的皂,一塊在加鹼前就把所有油脂混合好,另一塊則把一種油保留到 Trace 時才加,兩者都在71°C(160°F)下保溫四小時讓反應完成,然後萃取出未皂化的油,用核磁共振(NMR)光譜分析。
| 配方與減鹼 | 保留的油 | 它的脂肪酸在配方中的比例 | 在剩餘的油中(先混合) | 在剩餘的油中(Trace 時加入) |
|---|---|---|---|---|
| 91%椰子油、9%橄欖油;5% | 橄欖油 | 油酸7% | 22% | 22% |
| 90%棕櫚油、10%蓖麻油;10% | 蓖麻油 | 蓖麻油酸9% | 4% | 4% |
| 90%棕櫚油、10%葡萄籽油;10% | 葡萄籽油 | 亞麻油酸9% | 19% | 17% |
出自 Dunn 為 Handcrafted Soapmakers Guild 所做的研究(2007)。混合的順序幾乎沒有影響;每種油反應的快慢,決定了剩下的是什麼。
Dunn 的解釋是,橄欖油和葡萄籽油反應得比椰子油和棕櫚油慢,所以不論它們是最先還是最後加入,在殘存的油中都佔了過高的比例;而蓖麻油反應較快,所以即使它是最後加入的油,剩下的也比較少。額外的油加進來時,還沒反應的鹼會把它當作其他任何一種油來處理。
實際的結論是:在加鹼之前就把所有油脂混合好。在 Trace 時拌入特別的油得不到任何好處,Dunn 還指出,這樣做可能混合不均,讓有些皂塊的游離油比配方預期的多,有些則比較少。
熱製法:熬煮之後,確實由你選擇
熱製法不同,因為熬煮會讓反應在皂入模之前就完成。已經沒有游離鹼了,所以之後拌入的油會保持為油。Classic Bells 提醒,它會保持這種形式一段時間,但不保證能一直維持,而且飽和與單元不飽和的油脂保存得最好。
在計算器中選擇熱製法,每種油旁邊就會出現一個勾選框,用來把它留到熬煮後再加。鹼量就會依其他油脂計算,採用你為熬煮設定的減鹼量(製皂者常用0到1%),計算器也會告訴你保留的油帶來多少超脂。
這個超脂是以鹼來計算,而不是以公克計算。熬煮950 g 橄欖油、椰子油和棕櫚油(分別佔配方的40%、25%和30%),減鹼1%,熬煮後再拌入50 g 乳油木果脂,計算器會要求141.1 g 氫氧化鈉,並顯示超脂約為5.3%。改為保留50 g 酪梨油,它會顯示5.4%:酪梨油的皂化價比乳油木果脂稍高,所以同樣的重量代表稍多一點從未供應的鹼。
看熱製法的超脂。熬煮後拌入50 g 乳油木果脂,會讓減鹼1%變成超脂5.3%。
在計算器中開啟計算器顯示什麼
超脂欄位就是減鹼量,除非你更改,否則是5%。結果中有兩個部分會告訴你,這個數字實際上代表什麼。
實際超脂位在結果方塊之中,會把你可能沒想到是油的脂肪也算進去:牛奶或鮮奶油帶進來的脂肪,以及熱製法熬煮後拌入的油。在1000 g 油脂、超脂5%的一批皂中加入300 g 鮮奶油,實際超脂就是14.3%,因為鮮奶油含36%的脂肪,而這些脂肪都沒有算進鹼量計算中。
這些數字有多確定?會取每種油公開的範圍,顯示你的超脂在這些範圍中實際是多少:你設定的超脂、油脂皂化價偏低時的最差情況、偏高時的最佳情況,以及這些範圍容許的鹼量。最差情況低於零時,它會直接說明,並指出能避免這種情況的最低名目超脂。最差情況是讓每種油同時取在範圍的最底端,實際的原料批號很少會這樣:它標示的是公開資料可能把你推到的最遠處,實際的差異會更窄。如果供應商給你一份分析證明書,上面有你那個原料批號實測的皂化價,就把它輸入分析證明書上的實測值,那種油的不確定性就會消失。
看安全邊際如何用盡。超脂3%的40/30/30皂,最差情況是−0.7%,計算器指出3.7%是能避開它的最低超脂。
在計算器中開啟超脂並不是決定皂溫和程度的唯一因素,它對 pH 的影響也很小:游離油只是待在皂旁邊,不會中和任何東西。如何檢查做好的皂有沒有游離鹼,請看皂的 pH 指南;皂化價為什麼會變動,請看皂化價指南。
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。
- Superfatting and the Lye Discount . Kevin M. Dunn, The Handcrafted SoapMaker (Handcrafted Soapmakers Guild), issue 2007-2 , 2007.
- The Dreaded Orange Spot . Kevin M. Dunn, The Handcrafted SoapMaker (Handcrafted Soapmakers Guild), Winter 2005/2006 , 2005.
- Scientific Soapmaking: The Chemistry of the Cold Process . Kevin M. Dunn, Clavicula Press , 2010.
- Standard for Named Vegetable Oils (CXS 210-1999) . Codex Alimentarius Commission (FAO/WHO) .
- Standard for Olive Oils and Olive Pomace Oils (CXS 33-1981) . Codex Alimentarius Commission (FAO/WHO) .
- AOCS Official Method Cd 3-25, Saponification Value of Fats and Oils . American Oil Chemists' Society .
- OECD SIDS Initial Assessment Report: Potassium hydroxide (SIAM 13) . OECD / UNEP , 2001.
- Potassium hydroxide, ACS reagent, ≥85 %, pellets (product 221473) . Sigma-Aldrich .
- Smart Soapmaking . Anne L. Watson, Shepard Publications , 2013.
- Soap Crafting . Anne-Marie Faiola, Storey Publishing , 2013.
- Superfat (Soapy Stuff) . Classic Bells .
- Cream, fluid, heavy whipping (FDC 170859) . USDA FoodData Central .