Preparación del Jabón

INFORME DE LABORATORIO(RECUPERACIÓN)

“Preparación de Jabones”

I. OBJETIVOS: - Efectuar una reacción de hidrolisis de un éster

carboxílico, reacción que es aplicado a nivel de laboratorio, doméstico e industrial.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:II.1. Jabón

- El jabón  es un producto que sirve para la higiene personal y para lavar determinados objetos. Se puede encontrar en pastilla, en polvo, en crema o en líquido.

- El jabón generalmente son sales sódicas o potásicas resultadas de la reacción química entre un álcali (generalmente hidróxido de sodio o de potasio) y algún ácido graso; esta reacción se denomina saponificación. El ácido graso puede ser de origen vegetal o animal, por ejemplo, manteca de cerdo o aceite de coco.

- El jabón es soluble en agua y, por sus propiedades detergivas , sirve comúnmente para lavar.

- Tradicionalmente es un material sólido. En realidad la forma sólida es el compuesto "seco" o sin el agua que está involucrada durante la reacción mediante la cual se obtiene el jabón, y la forma líquida es el jabón "disuelto" en agua, en este caso su consistencia puede ser muy viscosa o muy fluida.

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II.2. Fabricación industrialLa elaboración de jabones es un proceso complejo, delicado pero al mismo tiempo simple cuando ya se conocen cada uno de sus pasos, los materiales utilizados, la maquinaria, la creación del producto, los subproductos que derivan del mismo y sus utilidades, pudiendo a su vez ser la fabricación artesanal o con tecnología, dependiendo del enfoque o tamaño de la empresa.1.Materias primas

Recibo y acopio. Este es el primer paso en la cadena de producción, en donde se reciben las materias primas y se las almacena para la posterior elaboración. En este punto deben documentarse los orígenes de las mismas y los proveedores, junto con la cantidad detallada del lote y los costes.

2.Depósito previo a la producciónEn este paso las materias primas son depositadas transitoriamente hasta que se inicie la producción. En el caso de aquellos materiales en estado líquido, se utilizan tanques de tamaño considerable en donde se cargan estos líquidos, estos pueden ser subterráneos o no. Generalmente el local de almacenaje debe ser un establecimiento de grandes proporciones y acondicionados con todos los elementos de seguridad requeridos para evitar situaciones como cortos circuitos, incendios o cualquier otra circunstancia que pueda resultar riesgosa, pues estos son materiales combustibles inflamables.

3.Verificación de calidad. 

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Para que el producto sea excelente es importante analizar la calidad de cada uno de los materiales que lo compondrán. Estos análisis determinarán el grado de integración de las materias grasas durante la saponificación, siendo estos índices los de saponificación, yodo y acidez.

4.Dosis de los materiales.Para la producción del jabón, se establece cierta cantidad de carga la cual implica a su vez la dosis que se empleará de las materias primas, que serán bombeadas hacia una paila o fuente donde serán hervidas. Este paso marca ya el comienzo de la elaboración del jabón que será explicado en el siguiente paso.

5.Saponificación Este es un proceso químico que genera una

reacción de la cual a su vez se crean los jabones, mediante la separación de las grasas en un ambiente alcalino, consiguiéndose los ácidos grasos y la glicerina.

Para que esta reacción ocurra se procede a mixturar ácidos grasos de origen vegetal o animal con el elemento alcalino el cual compone de agua y una base o álcali como la potasa que logra un producto blando, o la sosa cáustica para lograr más dureza en el mismo; de esta reacción también se obtiene la glicerina que conocemos tiene un efecto suavizante.

Cuando se tienen listas todas las materias primas necesarias, estas deberán ir en la paila donde se realizará todo el procedimiento, que para una carga o lote de aproximadamente 600 kilogramos de jabón en pasta, necesitará de 120 kilogramos de materias grasas, 100 litros de agua corriente y 120 kilogramos de sebo puro.

Procederá a calentarse la caldera controlando la temperatura la cual no debe superar los 80 °C que debe mantenerse, activando posteriormente el

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mecanismo de agite de la caldera que ayudará a que los materiales se integren bien.

Luego, con un chorro lento y fino, se deberá ir añadiendo, 41 litros de la sosa cáustica ya habiendo sido previamente a este paso, puesta a disolución en 38° en la escala Beaumé; se irá vertiendo la disolución con delicadeza mientras se agita constantemente, manteniendo la temperatura de la caldera en 80 °C.

Luego de completado lo anterior verificar y registrar el tiempo, controlando que el sistema de agite de la caldera haga su labor por unos 45 minutos conservando la temperatura siempre en 80 °C, pasados estos minutos se añadirán con la misma delicadeza 82 litros de lejía de sosa a 38 grados Beaumé, debiendo dejar que se agite por 60 minutos siempre en la temperatura de 80 °C, esto logrará la absoluta saponificación.

Después, siempre manteniendo el agite con la masa fluida y la temperatura en la paila, se añade una disolución de sal común (35 kilos de sal en 150 litros de agua corriente) a 80 °C, dejando que se mixture bien con ayuda del movimiento.

Una vez mixturada la salmuera, continuar agitando por media hora más y luego detener todo para que el preparado se enfríe haciéndolo descansar, esto de paso quitará el exceso de lejía, equilibrando el pH en neutro.

6.Fase de depuración Luego de dejar la preparación en reposo por unas 12 horas, notará que esta ya se ha enfriado, también verá que se formaron un par de capas, una que es el jabón sólido o pasta neutra que está en la parte superior de la masa, y por debajo de está notará la sal o lejías y la glicerina, estos últimos se separarán del resto de la preparación mediante un conducto especial que posee la caldera, y será depositado aparte en un tanque para el efecto, pudiendo ser esta lejía posteriormente aprovechada.

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7.Última fase de saponificaciónCuando se haya separado totalmente los subproductos de la primera fase de saponificación y queda la masa del jabón en la caldera, esta vuelve a encenderse, a 80 °C, hasta notar que la pasta vuelve a ser maleable, allí se enciende el sistema de agite y luego de unos minutos se van añadiendo, mientras se da el movimiento, 32 litros de glicerina que deberá mixturarse bien con la masa del jabón, lo que se logrará luego de unos 8 minutos. Mientras se sigue dando el movimiento, paulatinamente y en porciones reducidas, irá agregando sal sódica básica unos 130 kilogramos exactos, la cual gradualmente se disolverá integrándose al material jabonoso, agitando todo el preparado por unos 45 minutos.

8.Fase de secadoPosteriormente se traslada el preparado al tanque de secado, de donde luego pasará a los rodillos de acero para crear tiras de la masa, que irán depositadas a un recipiente.

9.Fase de picado. Aquí pasan las tiras de jabón por un rodillo con dientes que va partiendo las tiras en otras más pequeñas.

10. Fase de trasporteLas tiras de jabón son llevadas a la mezcladora y la molienda.

11. Fase de mezclaLas tiras de jabón se pasan por la prensa Ruchman que realiza el mezclado y molinado, siendo este el momento en que se agregan los aromas y aceites esenciales rociando estos sobre la mezcla molinada de jabón, y para que estos aromas no se evaporen, debe añadirse un fijador como resinas, bálsamos naturales u otro producto. Luego se agrega la anilina que le dará color, la cual debe disolverse bien previamente en agua caliente, buscando que el color tenga que ver con el aroma, en decir por ejemplo, para aroma de rosas buscar colores afines. Por

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último se agregan aditivos que otorgarán suavidad como emulsiones de cera o lanolina.

12. Fase de molienda. Esta fase implica hacer pasar el preparado por los rodillos a distintas velocidades, logrando el prensado perfecto de sus partes. Posteriormente vuelve a cortarse las tiras en pedazo con una cuchilla al final de este proceso.

13. Proceso de extrusión. Mientras las tiras de jabón aún se mantienen húmedas y calientes, se las hace pasar por la máquina de extrusión, en donde se ejercerá presión que comprimirá a la perfección las partes, con ayuda de vapor. Esto formará largas y anchas barras de jabón que después serán perforadas con moldes de distintas formas, rectangulares, cuadradas o cilíndricas.

14. Proceso de corte. Aquí la máquina procede a cortar las piezas en pastillas.

15. Verificación de calidad. El producto deberá cumplir con los parámetros de calidad, los cuales serán verificados con análisis específicos del mismo, que tendrán relación con su composición, como el contenido de humedad en un 23%, álcali libre no más del 0,05%, grasa insaponificable no más del 0,1% y sal no más del 0,5% (debe tenerse en cuenta que el jabón se tornará endeble si posee más sal de la recomendada).

16. Proceso de prensadoLuego de que el jabón se haya cortado en pastillas, estas pasarán por la máquina troqueleadora, dándole la forma final junto con la marca.

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17. Proceso de empaquetadoDespués del paso anterior, cada uno de los jabones son empaquetados con la ayuda de una máquina para el efecto, luego se trasportan a cajas de cartón.

18. TrasportaciónTodas las cajas con los jabones son llevados para ser almacenados en un depósito.

19. Depósito temporalLas cajas quedan en el depósito hasta el momento en que son derivadas al cliente. Este edificio debe estar acondicionado para el efecto, con aire circulante y humedad justa para que no se deteriore el producto.

20. Fase de distribuciónLos jabones duran bastante tiempo si son bien conservados y almacenados, luego de que estos hayan sido entregados a los clientes.

Figura n°1: Saponificación

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II.3. FLOWSHEET

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III. Materiales y reactivos o Etanol al 95%o Manteca de cerdoo Agua heladao Vaso de 400 mLo Estufao Papel filtro o Hidróxido de sodioo Vaso de 350 mLo Embudo o Aparato de Baño María

IV. Procedimiento experimental1. Prepare una solución de 10 g de hidróxido de

sodio disuelta en una mezcla de 18 mL de agua y 18 ml de etanol de 95%.

2. coloque 10 gr de manteca de cerdo en un vaso de 250 ml y añada la solución de hidróxido de sodio .caliente la mezcla en un baño maría por 30 minutos.

3. Prepare otra solución de 40 mL etanol/ agua (50/50, V/V).Añada esta solución a la mezcla moviendo constantemente para prevenir la formación de espumas durante 30 minutos.

4. Prepare la solución de 50 g de cloruro de sodio en 150 mL de agua en un vado de 400 mL. Esta debería estar bien disuelta y helada.

5. Inmediatamente después vacíe la mezcla de saponificación en la solución salina helada. Agite constantemente por varios minutos y enfríelo en agua previamente helada. Separe el precipitado por filtración y lávelo con pequeñas porciones de agua helada.

6. Deja secar el precipitado al medio ambiente o en una estufa de 50ºC durante algunos minutos. Pese el producto obtenido.

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V. Observaciones y resultados:El jabón se produjo a partir de una reacción de saponificación, es decir, al poner ácido graso en calor y mezclarlo con hidróxido de sodio hay una reacción que produce glicerol. Cuando calentamos la manteca, esta se fue disolviendo, y una vez liquida echamos el NaOH, fue ahí, cuando tras veinte minutos de calor y remover, se produjo la reacción dando lugar a una masa color café muy clarito. Cuando le añadimos NaCl templado se formó un compuesto que se dividía en dos partes, es decir no era homogéneo ya que por un lado había como bolitas sólidas “nadando” en la sustancia líquida que formaba la otra parte.Cuando lo dejamos reposar un día, vimos cómo estaban separadas las dos partes pero esta vez las bolitas sólidas estaban flotando en la superficie del líquido. Cuando lo filtramos y nos quedamos con las bolitas sólidas.

VI. CUESTIONARIO1) ¿Por qué las sales potásicas de ácidos grasos dan

jabones blandos? Los jabones son sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos, solubles en agua. Se fabrican a partir de grasas o aceites (que son mezclas de triacilgliceroles) o de sus ácidos grasos, mediante tratamiento con un álcali o base fuerte (hidróxido sódico, que dará jabones “duros”, o hidróxido potásico, que dará jabones “blandos” más adecuados para jabones líquidos y cremas de afeitar). Por sus características, los jabones son surfactantes aniónicos.

2) ¿Por qué la adición de solución salina precipita al jabón?

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Porque se produce una reacción de saponificación, una grasa cambia el grupo hidroxilo del radical COOH por metal, como sodio, potasio, etc. Formándose una sal acida que es el jabón.

La reacción es la siguiente

Radicales-COOH + NaOH = Radicales-CONa + H2O

El jabón recién formado es una sal poco soluble (que precipita aún sin añadir la disolución salina), por tanto se aplican las leyes del correspondiente equilibrio de solubilidad. La causa debe ser el efecto del ión común. La disolución salina, si tiene un ión en común con el jabón (Na+ o K+), hace que su solubilidad disminuya y precipite mejor. También hay el 'efecto salino', que se produce cuando hay iones d La solución saturada de cloruro sódico se utilizó para separar la glicerina del jabón, ya que la sal y el agua son solubles en la glicerina. Al agregar el cloruro sódico al matraz que contiene el éster ya hidrolizado, se formaron cristales, el tamaño de dichos cristales dependen de la solución saturada de cloruro sódico y a la rapidez con que se añade la mezcla del matraz. Al ser añadidos en forma rápida, como es nuestro caso, los cristales que se forman son de mayor tamaño, debido a que no hay tiempo a que estos se disuelvan y formen cristales pequeños. Diferentes a los del precipitado, pero en ese caso aumenta la solubilidad.

3) ¿Por qué se usa etanol/agua en la saponificación y no solamente agua?

Se añade etanol a los lotes de jabón duro para mezclar mejor los materiales de elaboración durante el proceso de saponificación. Es un aditivo importante para lograr la mayor claridad en el jabón de glicerina transparente.

Solo se usa para que se disuelva la grasa, si se usara únicamente agua, la reacción se llevaría a cabo, pero más lentamente porque el agua no disuelve a la grasa, además el alcohol y el agua si se mezclan y se tiene un medio de reacción homogéneo.

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4) ¿Qué ésteres carboxílicos están presentes en la grasa de cerdo?

Todas las grasas y aceites naturales (exceptuando los aceites minerales) y la mayoría de las ceras son mezclas de ésteres. Por ejemplo, los ésteres son los componentes principales de la grasa de res (sebo), de la grasa de cerdo (manteca), de los aceites de pescado (incluyendo el aceite de hígado de bacalao) y del aceite de linaza. Los ésteres de alcohol cetílico se encuentran en el espermaceti, una cera que se obtiene del esperma de ballena, y los ésteres de alcohol miricílico en la cera de abeja. La nitroglicerina, un explosivo importante, es el éster del ácido nítrico y la glicerina.

5) ¿Qué es saponificación? Escriba la ecuación química correspondiente a la saponificación de la grasa de cerdo.

Se entiende por saponificación la reacción que produce la formación de jabones. La principal causa es la disociación de las grasas en un medio alcalino, separándose glicerina y ácidos grasos. Estos últimos se asocian inmediatamente con los álcalis constituyendo las sales sódicas de los ácidos grasos: el jabón. Esta reacción se denomina también desdoblamiento hidrolítico y es una reacción exotérmica.

La reacción típica es:

ÁCIDOS GRASOS + SOLUCIÓN ALCALINA = JABÓN + GLICERINA

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La saponificación es un proceso químico por el cual un cuerpo graso, unido a un álcali y agua, da como resultado jabón y glicerina.

Grasa + soda cáustica → jabón + glicerina

Este proceso químico igualmente es utilizado como un parámetro de medición de la composición y calidad de los ácidos grasos presentes en los aceites y grasas de origen animal o vegetal, denominándose este análisis como Índice de saponificación; el cual es un método de medida para calcular el peso molecular promedio de todos los ácidos grasos presentes. Igualmente este parámetro es utilizado para determinar el porcentaje de materias insaponificables en los cuerpos grasos.

Un método de saponificación común en el aspecto industrial consiste en hervir la grasa en grandes calderas, añadir lentamente hidróxido de sodio (NaOH) y agitarlo continuamente hasta que la mezcla comienza a ponerse pastosa.

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VII. Anexos

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VIII. CONCLUSIONES

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Las conclusiones a las que hemos llegado tras la realización de la práctica son que los jabones se forman mediante una reacción denominada “saponificación”. Esta reacción consiste en una hidrólisis en medio básico de las grasas, que, de este modo, se descomponen en sales de potasio o sodio (jabones) y glicerina.

Las grasas son insolubles en agua, pero se dispersan formando micelas cuando se encuentran en un medio básico. Los jabones son sales de potasio o sodio, que emulsionan la grasa rodeando una micro gota: las cadenas hidrocarbonadas (hidrófobas) se orientan hacia la grasa, mientras que los grupos carboxilo (hidrófilos), se disponen hacia el agua. Así los jabones ayudan a dispersar las grasas de la piel o los tejidos, junto con los restos de la suciedad adheridos a ellas, siendo arrastrados por el agua.

IX. Webgrafía

http://www.biorom.uma.es/contenido/biomodel/ model2/lip/jabondet.htm

http://www.forocoches.com/foro/showthread.php? t=529298

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http://www.ehowenespanol.com/utiliza-etanol- jabon-sobre_85414/

http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/ Esteres.html

http://quimica-explicada.blogspot.pe/2010/07/ saponificacion-reaccion-quimica-del.html

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