ELABORACIÓN DE JABÓN A PARTIR DE ACEITES VEGETALES

Transcripción

ELABORACIÓN DE JABÓN A
PARTIR DE ACEITES
VEGETALES REUTILIZADOS
LABORATORIO DE QUIMICA
25/08/2015
EESA Nº2 – LAS TOSCAS
Prof. Laura Hernández
ELABORACIÓN DE JABÓN A PARTIR DE ACEITES 2015
Este informe recopila las investigaciones realizadas por
los alumnos de E.E.S.A. Nº2
en el Laboratorio de Química,
de los cursos de 4to-5to-6to año.
Supervisado por
la Prof. de Química Laura Hernández.
EESA Nº2 – LAS TOSCAS | Prof. Laura Hernández
2
Agradecimientos:
 Nuestras respectivas familias, de la comunidad educativa.
 Por el esfuerzo y compromiso que han tenido durante todo el cuatrimestre.
Alumnos del Ciclo Superior de EESA Nº2.
 Por privilegiarnos al darnos la oportunidad de incorporar conocimientos que nos harán
profesionales capaces e independientes en el futuro.
Escuela de Educación Secundaria Agraria Nº2, de Las Toscas, Lincoln.
 Por facilitarnos el acceso a los materiales e instrumentos necesarios para la realización del
proyecto.
Director Ernesto Cardiel y Secretaria Viviana Ramos.
 Por su buena disposición, colaboración y consejo en la utilización de la calculadora de
saponificación, verificación de pH
Estudiante en Ingeniería Química de U.N.S. de Bahía Blanca, Sebastián Cariac.
 Por su compromiso y entusiasmo con el proyecto. Su apoyo e indispensable colaboración.
Y por poner su experiencia en el tema a nuestra disposición.
A toda la comunidad educativa de EESA Nº2, de Las Toscas.
3
1. INDICE
2. Índice de Ilustraciones......................................................................................7
Figuras..................................................................................................................7
Tablas...................................................................................................................7
Esquemas y Gráficos............................................................................................8
3. Glosario............................................................................................................9
4. Lista de Símbolos y Abreviaturas...................................................................10
5. Resumen.........................................................................................................11
6. Introducción....................................................................................................12
7. Objetivos.........................................................................................................15
General...............................................................................................................15
Específicos..........................................................................................................15
8. Hipótesis.........................................................................................................16
9. Materiales y Métodos....................................................................................17
Análisis de los aceites........................................................................................17
MATERIALES...................................................................................................17
DENSIDAD.......................................................................................................18
VISCOSIDAD....................................................................................................18
ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN..........................................................................18
Elaboración de los jabones................................................................................19
MATERIALES......................................................................................................19
MÉTODO...........................................................................................................20
OBSERVACIONES...............................................................................................21
FÓRMULAS........................................................................................................22
Análisis de los jabones.......................................................................................25
4
MATERIALES.................................................................................................25
MEDICIÓN DE PH..........................................................................................26
MEDICIÓN DE ESPUMA.................................................................................27
COLORIMETRÍA.............................................................................................27
10. Resultados...............................................................................................30
Resultados de Análisis de los aceites............................................................30
DENSIDAD......................................................................................................30
VISCOSIDAD...................................................................................................30
ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN..........................................................................31
Resultados de Análisis de los aceites.............................................................32
DIAGRAMA DE FLUJO DE PRODUCCIÓN DE JABÓN.......................................32
PRODUCTOS SURGIDOS DE LAS FÓRMULAS..................................................33
Resultados de Análisis de los jabones............................................................34
MEDICIÓN DE PH............................................................................................34
MEDICIÓN DE ESPUMA..................................................................................35
COLORIMETRÍA..............................................................................................35
11. Interpretación de los Resultados..............................................................36
Resultados del análisis de los aceites.............................................................36
DENSIDA..........................................................................................................36
VISCOSIDAD.....................................................................................................36
INDICE DE SAPONIFICACIÓN............................................................................36
Resultados de elaboración de los jabones.......................................................37
DIAGRAMA DE FLUJO.......................................................................................37
Resultados del análisis de los jabones..............................................................38
MEDICIÓN DE PH..............................................................................................38
5
MEDICIÓN DE ESPUMA..................................................................................38
COLORIMETRÍA..............................................................................................38
PENETROMETRÍA...........................................................................................38
EVALUACIÓN FINAL DE LOS JABONES............................................................39
12. Conclusiones.............................................................................................40
13. Recomendaciones.....................................................................................41
14. Anexo........................................................................................................42
Análisis de los jabones....................................................................................42
MEDICIÓN DE PH............................................................................................42
PENETROMETRÍA...........................................................................................43
15. Bibliografía...............................................................................................44
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2. ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Figuras
Reacción de saponificación.................................................................12
Molécula de jabón y micela................................................................14
Escala de color de pH..........................................................................26
Instrucciones de uso del penetrómetro..............................................29
Jabones producidos.............................................................................33
Penetrómetro de masas......................................................................43
Tablas
Densidad de los reactivos....................................................................30
Viscosidad de aceites...........................................................................30
Tabla de saponificación........................................................................31
Resultados de fórmulas........................................................................33
PHmetría de los jabones.......................................................................34
Espumosidad de los jabones.................................................................35
Colorimetría de los jabones..................................................................35
Valoración general de los jabones........................................................39
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón B...................................42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón C...................................42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón D...................................42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón F....................................42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón G.................................. 42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón H.................................. 42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón Limol............................ 42
Medidas de pH durante 4 semanas del jabón Rexona......................... 42
7
Esquemas y Gráficos
Diagrama de flujo de producción de jabón..............................32
Comparación de pH de los jabones.........................................34
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3. GLOSARIO
Ácido oleico: Grasa mono insaturada típica de los aceites vegetales.
Alcalino: Se le denomina a todo material que tiene un solo electrón en su nivel energético
más externo con tendencia a perderlo.
Carboxilato: Es el estado ionizado del grupo carboxílico cuando éste perdió un protón R-COO-.
Emulsión: Mezcla resultante de dos fases insolubles, con una fase dispersada en la otra en
forma de pequeñas gotas.
Hidrofílico: Compuesto químico que tiene afinidad por el agua.
Hidrofóbico: Compuesto químico que tiene repelencia por el agua.
Hidrólisis: Reacción química del agua con una sustancia en la cual se forman los iones hidronio
e hidroxilo.
Lipofílico: Compuesto químico que tiene afinidad por los aceites.
Micela: Formación geométrica de moléculas que tienen una "cabeza" polar y una "cola" no
polar, la cual se adhiere a una partícula o glóbulo de una sustancias que se encuentra en un
medio en el cual no es soluble.
Moléculas anfipáticas: Aquella que posee un extremo hidrofílico y otro hidrofóbico.
Penetrometría: Método a través del cual se mide el grado de dureza de un cuerpo.
pH: Símbolo correspondiente a la escala de valorización de la acidez y la alcalinidad de una
solución.
Saponificación Reacción química entre un lípido y una base en la que se obtiene la sal de la
base y del ácido.
Tensoactivo: Compuesto que altera la tensión superficial de un líquido.
Trigliceroles: Ésteres con tres moléculas de ácidos grasos.
Viscosidad: Oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales.
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4. LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS
NaOH: Hidróxido de Sodio
NaCl: Cloruro de Sodio (sal de mesa)
pH: Potencial de Hidrógeno
sap: Saponificación
ac: aceite
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5. RESUMEN
En éste trabajo se elaboraron jabones a partir de aceites vegetales residuales mediante la
reacción entre lípidos y NaOH, conocida como saponificación. Por medio de una calculadora
de saponificación se estableció una relación entre la cantidad de NaOH necesario para la
reacción según el tipo y cantidad de aceites utilizados. Dicha calculadora también arrojaba un
informe predictivo de las características del producto (jabón) de acuerdo con los ingredientes
ingresados. Esto permitió crear diversas recetas y mejorar las propiedades de los jabones tales
como la dureza y la espumosidad.
Una vez obtenidos los distintos jabones, se analizaron sus propiedades: pH, espumosidad,
dureza y limpieza.
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6. INTRODUCCIÓN
El nivel de desechos domésticos ha aumentado de manera progresiva, perjudicando el
medioambiente y deteriorando fuentes de recursos naturales como el agua. Un claro ejemplo
es el aceite de cocina que se desecha principalmente por el sistema de agua potable. El aceite
llega a las fuentes de agua como cuencas internas, acuíferos u otros. Una vez allí, crea una
capa fina en la superficie del agua, con ello evita su oxigenación causando la destrucción del
ecosistema de la fauna y flora.
Por otra parte, como el aceite es líquido no se puede eliminar como cualquier otro tipo de
residuo. Este es un problema al que se enfrentan las personas todos los días, ya que aún no se
ha encontrado una forma correcta de tratar este tipo de residuos.
El papel del Ingeniero Químico en este tema es esencial, principalmente en la parte de
innovación industrial para facilitar el manejo de esto tipo de residuos y brindar nuevas
alternativas al tratamiento de desechos.
El presente proyecto de investigación desarrolla una alternativa para no desechar el aceite y
obtener un beneficio económico y medioambiental, la elaboración de jabones a partir de la
reacción de saponificación entre aceites vegetales y NaOH.
La saponificación es la hidrólisis, promovida por una base, de las uniones éster de las grasas y
los aceites. Los productos obtenidos son el jabón y la glicerina.
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Figura 1. La siguiente reacción muestra la formación de jabón a partir de triestearina, componente de la grasa de ternera.
Químicamente, un jabón es la sal sódica o potásica de un ácido graso. El grupo carboxilato,
cargado negativamente, es hidrofílico, y la cadena de hidrocarburo larga es hidrofóbica y
lipofílica. Los átomos de oxígeno del grupo carboxilato comparten la carga negativa y
participan en un enlace de hidrógeno fuerte con las moléculas de agua. El resto de la molécula
es la cadena de hidrocarburo que no puede participar en enlace de hidrógeno con el agua. En
el agua, el jabón forma una dispersión turbia de micelas. La micela es una partícula
energéticamente estable, ya que los grupos hidrofílicos están unidos mediante enlaces de
hidrógeno al agua circundante, mientras que los grupos hidrofóbicos se encuentran en el
interior de la micela, interactuando con otros grupos hidrofóbicos. Los jabones son útiles
como agentes de limpieza debido a las afinidades diferentes de los dos extremos de la
molécula de jabón. La suciedad grasa no se elimina fácilmente sólo con agua, ya que la grasa
es hidrofóbica e insoluble en ésta. Sin embargo, el jabón tiene una cadena larga de
hidrocarburo que se disuelve en la grasa, con su cabeza hidrofílica en la superficie de la grasa
en forma de gotas. Una vez que la superficie de la gota de grasa está cubierta por muchas
moléculas de jabón, se puede formar una micela con una pequeña gota de grasa en el centro.
Esta gota de grasa se suspende fácilmente en el agua ya que está cubierta por los grupos
carboxilato hidrofílicos del jabón. De esta manera, en el proceso de lavado con un jabón, la
grasa se elimina con el agua de lavado.
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Figura 2. A la izquierda, estructura de una molécula de jabón. La zona roja es el ión carboxilato, y la verde es la cola
hidrocarbonada. A la derecha, una micela con una gota de grasa en el interior.
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7. OBJETIVOS
General
Obtener jabones a partir de aceites residuales que sean de calidad similar a los jabones
comerciales. De ésta forma encontrar una alternativa al desecho de los aceites utilizados para
cocinar.
Específicos
1. Obtener jabones que limpien de forma satisfactoria.
2. Obtener jabones que tengan una dureza aceptable.
3. Encontrar un modo de darle aroma y color a los jabones.
4. Mejorar el rendimiento de producción de jabones
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8. HIPÓTESIS
Las propiedades de un jabón pueden ser afectadas por la calidad de las materias primas, por
su formulación o por los controles de proceso.
I. El aceite de coco puede mejorar la propiedad de limpiar de un jabón, debido a que tiene
propiedades espumantes, antimicrobianas y disuelve la grasa.
II. El aceite de oliva permite obtener un jabón más saludable para la piel por su elaboración
natural y por ser rico en ácido oleico.
III. Una infusión de frutos rojos puede brindarle al jabón propiedades aromáticas.
IV. La esencia de frutilla puede brindarle al jabón propiedades aromáticas.
V. El jarabe de granadina puede brindarle al jabón propiedades aromáticas.
VI. El colorante para tortas puede otorgarle color al jabón.
VII. Incorporar NaCl a la fórmula le proporciona al jabón mayor dureza.
VIII. Someter la reacción de saponificación a temperaturas altas acelera el proceso de
reacción.
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9. MATERIALES Y MÉTODOS
Análisis de los aceites
En ésta parte del proyecto se tomaron medidas sobre la densidad y viscosidad de los aceites
utilizados. Además se buscaron los índices de saponificación de los mismos.
MATERIALES
 Aceite de girasol (reciclado)
 Aceite de oliva extra virgen
 Aceite de lavanda
 Aceite de coco
 Agua
 Glicerina
 Picnómetro de 20 mL
 Viscosímetro Capilar Cannon 400 C-241
 6 vasos de precipitado de 100 mL
 Termómetro digital con A = ±0,1 unidades del valor leído en °C
 Balanza electrónica con protección externa, con A = ±0,001 g
 Cronómetro con A = ±0,01 s
 Soporte universal
 Pinza universal
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DENSIDAD
La densidad de un compuesto es el cociente entre la masa y el volumen que ocupa dicha
cantidad de materia. La densidad de los ingredientes se obtuvieron por picnometría en
algunos casos, y en otros se obtuvieron por tablas.
Se utilizó un picnómetro de 20 mL, se trabajó a una temperatura de 20° C y como sustancia de
referencia se recurrió al agua.
VISCOSIDAD
La viscosidad de un material se define como su resistencia a fluir. En éste ensayo se asumió
que los aceites eran fluidos Newtonianos y se medió su viscosidad a través de viscosimetría
capilar. Se trabajo con un viscosímetro capilar Cannon a una temperatura ambiente de 23° C.
Se utilizó como sustancia patrón la glicerina.
ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN
Las tablas de saponificación recogen, los índices de saponificación de cada tipo de grasa. Su
aplicación más amplia en el campo de la jabonería, es para conocer la cantidad exacta de
NaOH, dependiendo del tipo de aceite que vayamos a utilizar, necesaria para que el jabón
resultante esté completamente saponificado. Se define el índice de saponificación de una
grasa, como el número que indica la cantidad en miligramos de NaOH, necesaria para
saponificar por completo un gramo de esa grasa en concreto.
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ELABORACIÓN DE LOS JABONES
Una vez obtenidas las medidas de viscosidad, densidad e índice de saponificación, se
empezaron a realizar las diferentes fórmulas para elaborar jabones. Se probó con diferentes
tipos de aceites y en diferentes cantidades.
MATERIALES
 Aceite de girasol (reciclado)
 Aceite de oliva extra virgen
 Aceite de lavanda
 Aceite de coco
 Agua
 Manteca de Cacao
 Hidróxido de Sodio
 Esencia de frutilla
 Infusión de frutos rojos
 Jarabe de granadina
 Sal de mesa
 Vaso de precipitado de 500 mL
 Termómetro digital con A = ±0,1
unidades del valor leído en °C
 Balanza electrónica con protección
externa, con A = ±0,001 g
 Vara de vidrio
 Espátula de metal
 Vidrio de reloj
 Vasos de precipitado de 50 mL
 Probeta de 10 mL
 Matraz aforado de 25 mL
 Moldes
 Colorante para tortas
 Mezclador-calentador
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MÉTODO
La cantidad de componentes que se utilizaron variaron según lo indicado por cada fórmula,
pero se siguió el mismo procedimiento para todas.
I.
Usando un vaso de precipitado y la balanza, medir la cantidad de aceite indicada por la
fórmula.
II.
Realizar ésta operación con todos los aceites que lleve la fórmula.
III.
Colocar el vaso de precipitado de 500 mL en el mezclador-calentador, mezclar los
aceites y llevarlos a un rango de temperatura que esté entre los 40° C y 65° C.
IV.
Si la fórmula lleva manteca de cacao, adicionar a la mezcla junto con los aceites.
V.
Mientras se calientan los aceites, preparar una solución de agua e NaOH. Usar la
cantidad de NaOH que dicte la fórmula, pero siempre llevar la solución a los 25 mL de
volumen agregando agua.
VI.
Una vez que la mezcla de aceites se vuelva homogénea, agregar la solución de NaOH
de forma lenta y uniforme.
VII.
Si la fórmula lleva NaCl, medir la cantidad indicada, y agregar a la mezcla.
VIII.
Mantener la temperatura dentro del rango deseado y mezclar durante 30 minutos o
hasta que la mezcla sea homogénea y presente cierto grado de consistencia cremosa.
IX.
Si la fórmula lleva jarabe, infusión o esencia; medir no más de 5 mL de dicha sustancia
en la probeta.
X.
Agregar el aromatizante.
XI.
Si la fórmula lleva colorante, agregar cierta cantidad a elección.
XII.
Mezclar alrededor de 30 minutos más, luego de haber agregado el colorante y el
aromatizante, hasta que la mezcla se vuelva una crema espesa.
XIII.
Colocar la crema en un molde y dejarla en reposo durante una semana para que se
solidifique.
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OBSERVACIONES
 Es necesario aclarar que si la fórmula no lleva colorantes ni aromatizantes, se debe
mezclar la sustancia durante una hora de forma continua.
 Puede suceder que algunas veces sea necesario más de una hora de mezcla para
conseguir la crema jabonosa.
 Así también puede suceder que sea necesario más de una semana para que se
solidifique el jabón. Sin embargo si el jabón no se vuelve sólido luego de 14 días, es
muy poco probable que lo haga más adelante.
 Pasado el período de solidificación el jabón puede desmoldarse y someterse a
estudios, pero no se recomienda tener contacto directo con la piel debido a los altos
niveles de basicidad que el mismo presenta. Se recomienda esperar un mínimo de un
mes para poder usarlo.
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FÓRMULAS
Partiendo de los recursos disponibles y usando la calculadora de saponificación, se crearon
numerosas fórmulas. Algunas resultaron un fracaso, pero en su mayoría los resultados fueron
muy satisfactorios. Al principio se usó una receta estándar encontrada en la web durante el
proceso de estudio e investigación teórica. De ahí en adelante se investigó con mayor
profundidad para poder mejorarla, ya sea cambiando las proporciones de los materiales y/o
agregando otros. Las fórmulas usadas son las que se muestran a continuación.
Cabe aclarar que en las recetas aparece que es necesario usar 25 g de agua, esto es más que
nada para hacer referencia a que la solución de NaOH debe llevarse a 25 mL de volumen.
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a) Fórmula “A” (estándar)
 Ac Girasol ................................. 92g
 Agua ..........................................25g
 Sobre-engrasado ...................... 0%
 NaOH ........................................12,5g
 Concentración ...........................30%
b) Fórmula “B”
 Ac Girasol ................................. 14g
 Ac Coco .................................... 14g
 Ac Oliva Virgen ......................... 27g
 Sobre-engrasado ...................... 3%
 Concentración ........................... 30%
 Manteca de Cacao..................... 12g
 Agua .......................................... 25g
 Esencia de Frutilla ..................... 3mL
 NaOH ........................................ 9,6g
 Colorante para tortas ................ 1g
c) Fórmula “C”
 Ac Girasol ................................. 18g
 Sobre-engrasado ...................... 3%
 Ac Oliva Virgen ......................... 35g
 Concentración ........................... 30%
 Manteca de Cacao..................... 3g
 Agua .......................................... 25g
 NaOH ........................................ 9g
d) Fórmula “D”
 Ac Girasol ................................. 30g
 Sobre-engrasado ...................... 3%
 Ac Lavanda ............................... 45g
 Concentración ........................... 30%
 NaCl .......................................... 30g
 Agua .......................................... 25g
 NaOH ........................................ 9,7g
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e) Fórmula “E”
 Ac Oliva ..................................... 30g
 Ac Lavanda ............................... 45g
 Sobre-engrasado ...................... 3%
 Concentración........................... 30%
 Agua .......................................... 25g
 NaOH ........................................ 7,8g
f) Fórmula “F”
 Ac Girasol ................................. 22g
 Sobre-engrasado ...................... 0%
 Ac Oliva Virgen ......................... 42g
 Concentración........................... 30%
 Infusión de Frutos Rojos .......... 1mL
 Agua .......................................... 25g
 NaOH........................................10,7g
g) Fórmula “G”
 Ac Girasol ................................. 22g
 Sobre-engrasado ...................... 0%
 Ac Oliva Virgen ......................... 42g
 Concentración.......................... 30%
 Esencia de Frutilla.................... 3mL
 Agua .......................................... 25g
 NaOH...................................... 10,7g
h) Fórmula “H”
 Ac Girasol ................................. 30g
 Sobre-engrasado ...................... 3%
 Ac Oliva Virgen ......................... 45g
 Concentración ......................... 30%
 NaCl .......................................... 30g
 Jarabe de Granadina ................ 5mL
 Agua .......................................... 25g
 NaOH ........................................ 9,7g
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ANÁLISIS DE LOS JABONES
Una vez obtenidos los jabones, fueron sometidos a distintas mediciones para poder extraer
información sobre sus propiedades, clasificarlos y compararlos. Se aplicaron los mismos
análisis a dos jabones comerciales. Uno marca Rexona y otro marca Limol. Se hicieron
estudios de pH, dureza, espumosidad y colorimetría.
MATERIALES
 2 jabones comerciales de diferente marca
 Cintas de pH
 Agua
 Vaso de precipitado de 100 mL
 Pipeta aforada PYREX de 20 mL
 Pro-pipeta
 Balanza electrónica con protección externa, con A = ±0,001 g
 Cronómetro con A = ±0,01 s
 Calibre ESSEX de A = ±0,05 mm
 Mezclador
 Espátula de metal
 Vidrio de reloj
 Retazos cuadrados de tela de 12 cm2 de área
 Solución de azul de metileno
 Colorímetro KONICA MINOLTA cr-10
 Micro-pipeta DRAGON LAB de capacidad de 100 a 1000 μL
 Vara de vidrio
 Penetrómetro
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 Cuñas y/o tacos
MEDICIÓN DE PH
I.
II.
III.
IV.
V.
VI.
VII.
El pH indica la concentración de iones de hidrógeno presentes en la composición
química de una sustancia. Dependiendo del valor de pH distinguimos el ácido, neutro o
básico (alcalino).
Un estudio de la Revista Internacional de Dermatología encontró que los niveles de pH
de los jabones se encuentra entre 3.61 y 12.38. El pH de la piel humana normal es de
5. La capa ácida que nos cubre se disuelve en productos alcalinos.
El examen de medición de pH que se realizó por medio de indicadores, se usaron tiras
reactivas de pH de papel. La medición del pH de los jabones se realizó una vez por
semana a partir de su solidificación.
Humectar la superficie del jabón con un pequeño chorro de agua.
Con la yema de un dedo, masajear la superficie mojada hasta formar una mezcla de
espuma y agua. El contacto con el jabón no es directo, se deben usar guantes como
protección.
Deslizar la tira de pH en la mezcla jabonosa.
Comparar los nuevos colores de la tira con la escala de colores de pH.
Figura 3. Escala de colores de pH utilizadas en el indicador.
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MEDICIÓN DE ESPUMA
La cantidad de espuma que hace un jabón tiene relación directa con la cantidad de micelas
formadas, es decir, con la cantidad de grasa que pueda disolver. La propiedad anfipática del
jabón le permite formar una emulsión jabonosa donde la suciedad o grasa queda atrapada en
la solución jabonosa (jabón y agua). De esta forma, en el proceso de lavado con un jabón, la
grasa se elimina con el agua de lavado.
El examen de espuma generada por una solución de jabón y agua se basó en un estudio
similar pero realizado para champú. El mismo consiste en hacer que la solución jabonosa
genere espuma durante un determinado tiempo y siempre bajo las mismas condiciones.
I. Medir y colocar en un vaso de precipitado de 100 mL 1 g de jabón con 20 mL de
agua.
II.
Mezclar los compuestos en el mezclador a una velocidad alta y constante
durante 5 minutos.
III.
Dejar de mezclar y medir la altura de la espuma generada.
IV.
Repetir para todos los jabones.
Observación: realizar todas las pruebas en el mismo vaso de precipitado para que no cambie
la superficie que va a ocupar la espuma de los jabones.
COLORIMETRÍA
Uno de los análisis más importantes al que se deben someter los jabones es al de limpieza, en
este proyecto, se realizó por colorimetría, analizando la cantidad de azul de metileno que
quita de una tela cada jabón.
La determinación de clarificación indicada por el colorímetro está dada por la escala de
Hunter. Los valores L, a y b determinan los cambios de color producidos. Estos valores brindan
los siguientes rangos de valores:
 L (luminosidad): entre 0 y 100. 0 es negro y 100 es blanco.
 a: positivo es rojo, negativo es verde.
 b: positivo es amarillo, negativo es azul.
En la experiencia se clarifica una tela con 2.5 mL de azul de metileno para luego enjuagarla en
una solución de 300 mL de agua y 5 g de jabón durante dos 24
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minutos. Luego se analiza nuevamente la tela y es posible determinar la diferencia de color a
partir de los valores de L, a y b.
 ΔL = L - L0 (un L + indica que la muestra es más clara que la referencia, y viceversa).
 Δa = a - a0 (un a + indica que la muestra es más roja que la referencia, y viceversa).
 Δb = b - b0 (un b + indica que la muestra es más amarilla que la referencia, y viceversa).
 Δ = Δ 2+Δ 2+Δ 2 es la diferencia total de color. Mientras mayor sea este valor,
mayor será la diferencia de color entre las muestras.
I.
Cortar cuadros de tela de 12 cm2.
II.
Medir 2,5 mL de azul de metileno con la micro-pipeta y distribuirla en la tela
formando una mancha uniforme en el centro de la misma.
III.
Medir el color de la tela manchada. Éstos serán los valores iniciales.
IV.
Sumergir la tela en agua y revolver con la vara de vidrio durante 2 minutos.
V.
Realizar el mismo procedimiento pero ahora para las soluciones jabonosas.
PENETROMETRÍA
La penetrometría es un método de análisis de consistencia. El penetrómetro estático de punta
mecánica uno de los más utilizados en la industria alimentaria para examinar la dureza de las
frutas. En el proyecto se aplicó el mismo principio por la forma tridimensional similar que
tienen el jabón y las frutas. Es necesario mencionar que sin embargo, no hay aún ninguna
normativa relacionada para jabones, por lo que las conclusiones que se extrajeron de dicho
ensayo, son de carácter cualitativo. Para ésta experiencia fue necesario construir un
penetrómetro en el taller, las especificaciones se encuentran en el ANEXO. El procedimiento
consiste en impactar la superficie de los jabones desde una altura estandarizada y medir
cuánto penetró la punta del arpón en el jabón. El principio del ensayo está en la fuerza
potencial gravitatoria, gobernada por la ecuación ∅= × ×ℎ (1). Donde es la energía, m la
masa del proyectil, h la distancia entre la bala y el jabón, y g la constante gravitatoria. Como g
es constante, si no se cambia la masa y además, la lanza se suelta siempre desde la misma
distancia, todos los jabones sufrirán la misma fuerza, o presión (fuerza sobre área).
I. Colocar el jabón sobre la plataforma.
II.
Con las cuñas o tacos hacer coincidir el punto O con la primer línea de media.
III.
Elevar la bala hasta el tope, y soltar.
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29
10. RESULTADOS
Resultados de Análisis de los aceites
DENSIDAD
VISCOSIDAD
30
ÍNDICE DE SAPONIFICACIÓN
31
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE LOS ACEITES
DIAGRAMA DE FLUJO DE PRODUCCIÓN DE JABÓN
32
33
RESULTADOS DE ANÁLISIS DE LOS JABONES
MEDICIÓN DE PH
Tabla 5. Resultados de medición de nivel de pH a lo largo de un mes. (Ejemplo: el pH del jabón F en la semana 3 es de 10).
Gráfico 1. Comparación de los niveles de pH de los jabones a lo largo de un mes. Fuente del gráfico: Tablas 10 a 17 del Anexo.
34
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11. INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
Resultados del análisis de los aceites
DENSIDAD
La experiencia de picnometría dio los resultados esperados. La densidad de todos los aceites fue
menor que la del agua. Además de que ningún aceite tuvo una densidad fuera del rango de los 0,85
g/mL y los 0,92 g/mL. El aceite más denso fue el de ac de lavanda, y el más liviano el ac de oliva.
El ac de lavanda era más residual, en cambio el ac de oliva era nuevo. Esto puede que tenga influencia
en los resultados.
VISCOSIDAD
En éste examen el rango de valores fue entre 5,5 P y 6,5 P, siendo el aceite más viscoso el de ac coco y
el menos viscoso el de ac oliva. Esto fue debido a que a temperatura ambiente el ac de coco
comenzaba a solidificarse lentamente. En cuanto al ac de oliva puede que su pureza haya influido
también en ésta propiedad, ya que la viscosidad depende en parte de la densidad.
INDICE DE SAPONIFICACIÓN
La tabla de saponificación se obtuvo de la bibliografía y fue fundamental para la formulación de las
recetas.
36
RESULTADOS DE ELABORACIÓN DE LOS JABONES
DIAGRAMA DE FLUJO
En el diagrama de flujo de producción de jabones se puede ver que la forma de elaboración tiene una
estructura donde primero se mezclan las grasas, luego se adicionan la solución de NaOH y el NaCl, es
decir los compuestos iónicos. La última etapa está destinada a la estética del jabón, o bien, formacolor-aroma.
PRODUCTOS SURGIDOS DE LAS FÓRMULAS
Las recetas en general dieron buenos resultados, de 8 jabones deseados, se obtuvieron 6. Llegando de
ésta forma, a un 75% de efectividad de producción. Algunos jabones se destacaron por su dureza,
otros por la cantidad de espuma generada y algunos por su satisfactorio valor de pH.
37
RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE LOS JABONES
MEDICIÓN DE PH
La prueba de pH no dio los resultados esperados en la mitad de los jabones, pues el nivel de basicidad
de los mismos fue demasiado alto para el uso dermatológico. Sin embargo los jabones C y D
presentaron un pH de 9 con lo cual entraron al rango de tolerabilidad de la piel humana. El jabón B dio
resultados excelentes, llegando a igualar el pH de un jabón comercial sin haber usado productos
químicos para lograrlo.
MEDICIÓN DE ESPUMA
El análisis de formación de espuma arrojó resultados dispersos. No solo entre los jabones producidos
sino también entre los jabones comerciales. Los jabones que mayor espuma generaron fueron el de
marca Limol, el G y el H. La similitud entre los jabones G y H es que durante su producción se uso
mayor cantidad de NaOH que el resto. Los jabones que menos espume hicieron fueron el D y el H, los
únicos jabones que llevaban NaCl en su fórmula.
COLORIMETRÍA
Las pruebas de colorimetría dieron resultados muy buenos, con todos los jabones con valores de ΔE
muy parecidos y muy agrupados. Los valores más altos de ΔE los tienen los jabones con mayor pH, lo
cual indicaría que un ΔE muy alto puede corroer la piel. Se fijó como ΔE máximo tolerable el valor 22,
el mismo que tienen los jabones de pH tolerable (9).
PENETROMETRÍA
El ensayo de impacto permitió hacer una comparación cualitativa acerca de las durezas de los jabones.
Los resultados fueron muy buenos en algunos casos, pero algunos jabones eran demasiado duros y se
quebraron, fue el caso de los jabones F y G, mientras que el jabón B fue penetrado por completo por el
arpón, era demasiado blando.
38
EVALUACIÓN FINAL DE LOS JABONES
Tabla 9. La siguiente tabla muestra una evaluación general de los jabones en base a los resultados de
las experiencias. La puntuación va desde el valor 1 al 5, siendo 1: muy malo, 2: malo, 3: aceptable, 4:
bueno y 5: muy bueno.
39
12. CONCLUSIONES
I. Con base al estudio realizado se pudo comprobar que los mejores jabones fueron los que
tenían en su fórmula manteca de coco.
II. La incorporación NaCl a la fórmula brindó a los jabones una mayor dureza.
III. El NaCl disminuye significativamente la formación de espuma de los jabones.
IV. El aceite de coco brinda al jabón mejores propiedades de espumosidad.
V. Saponificar las grasas con soluciones de alta concentraciones de NaOH producen jabones
con alta basicidad.
VI. Las infusiones y las esencias no le otorgaron propiedades aromáticas al jabón, pero
neutralizaron el “olor a aceite”.
VII. A nivel comercial, el color del jabón influye significativamente en la atención del
consumidor. Al presentar los jabones, la mayoría del público se sintió predispuesto a probar el
jabón más rojizo.
VIII. Los resultados de colorimetría tienen dependencia del nivel de pH de los jabones.
IX. La esencia de frutilla tiende a cortar la pasta cremosa, y el producto es un jabón sin olor
desagradable pero de consistencia blanda.
X. Utilizar el aceite usado para producir jabón es una buena alternativa ante el desecho de
dicho residuo.
40
13. RECOMENDACIONES
a. Para confirmar que producir jabón con aceite residual es una efectiva alternativa al
desecho del mismo, se debería hacer una encuesta con muestras aleatorias a una
población de ciudadanos. De ésta manera evaluar la disposición de la gente a cambiar
sus costumbres en beneficio del medio ambiente.
b. Realizar un estudio de análisis de costo beneficio, para que encontrando el punto
óptimo de mejora en la producción de jabones poder publicitar con mayor respaldo
este tratamiento de desechos.
41
14. ANEXO
ANÁLISIS DE LOS JABONES
MEDICIÓN DE PH
42
PENETROMETRÍA
A continuación se presentan las especificaciones del penetrómetro construido en el taller de
Ingeniera Química de la Universidad Nacional del Sur.
El penetrómetro tiene tres piezas fundamentales: el peso con el arpón, el soporte y el canal o
túnel por donde pasa el peso.
El Peso
Consiste en una barra cilíndrica de hierro hueca de
(1,5±0,1) kg de masa. Posee una altura de
(45,8±0,1) cm de altura y un diámetro de
(42,60±0,05) mm.
Túnel
Es un tubo hueco de (64,9±0,1) cm de altura y
(49,90±0,05) mm de diámetro. El mismo se
encuentra fijo al soporte con dos abrazaderas y a
(10,0±0,1) cm de distancia de la base del soporte.
El Soporte
Es un soporte de hierro, de 1 m de altura.
Figura 6. Penetrómetro de masas.
43
15. BIBLIOGRAFÍA
I.
ALTON E. Bailey. Aceites y Grasa Industriales. 2a ed. Barcelona, REVERTÉ, 1984, p. 743.
II.
CAVITCH Susan. Guía Práctica Para Hacer Jabón (Bicolor). Barcelona, PAIDOTRIBO,
2003, p. 280.
III.
L. G. WADE JR. Química Orgánica. 5a ed. Madrid, PEARSON EDUCACIÓN, S. A. 2004, p.
1296.
IV.
Mendrulandia, todo sobre el jabón. < http://www.mendrulandia.es>
44
ALUMNOS DE 4TO AÑO
ALUMNOS DE 5TO AÑO
ALUMNOS DE 6TO AÑO
Profesor Laura Hernández
45
46

ELABORACIÓN DE JABÓN A PARTIR DE ACEITES VEGETALES

Transcripción

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