Processo de Produção do sabão

PROCESSO DE PRODUÇÃO DO SABÃO Disciplina: Processos Orgânicos Profa.: Samara Carvalho

HISTÓRIA 

Ao ferverem o sebo de cabra com cinzas de madeira, as tribos germânicas, contemporâneas de César, realizaram a mesma reação química que o processo moderno de fabricação de sabão: a hidrólise de glicerídios.

HISTÓRIA 

É provável que os primeiros povos devem ter notado que a água, quando colocada em recipientes já usados para cozinhar carne, e por isso com cinzas (o que seria comum, uma vez que a confecção dos alimentos decorria ao ar livre), transformava-se no mesmo tipo de substância espumante.

HISTÓRIA 

As primeiras evidências registradas na história da produção de um material parecido com o sabão, datam de 2800 a.C.

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Em escavações na antiga Babilônia foram encontradas inscrições, junto a cilindros de barro, que revelaram que os habitantes já ferviam gordura de animais juntamente com cinzas.

HISTÓRIA 

No entanto, tais produtos teriam sido

utilizados como pomadas para ferimentos ou para auxiliar a produção de penteados artísticos, uma vez que as suas propriedades de limpeza ainda não tinham sido descobertas. 

Mas de acordo com uma antiga lenda romana, o sabão tem a sua origem no Monte Sapo, onde eram realizados sacrifícios de animais em pilhas crematórias.

HISTÓRIA 

Quando chovia, a água arrastava uma mistura de sebo animal derretido com cinzas, para o barro das margens do Rio Tibre, onde as mulheres lavavam as suas roupas.

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Os franceses e os alemães foram os primeiros a utilizar o sabão com finalidade de limpeza.

HISTÓRIA 

A técnica de produção produção desenvolvida foi passada posteriormente aos romanos, entre os quais adquiriu notoriedade.

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Este produto era obtido em um processo rudimentar por fervura de sebo caprino com cinza de faia, processo este que conferia-lhe um aspecto ruim.

HISTÓRIA 

Somente no século IX, será vendido, como produto de consumo na França, onde também surge, nesta época, mais especificadamente na cidade de Marselha, o primeiro sabão industrializado.

SABÃO 

Sabão serve principalmente, para livrar-nos da incômoda sujeira, que é composta na maioria das vezes por óleos ou gorduras, acompanhadas ou não por microrganismos ou outras substâncias apolares ou poucos polares como pó, restos de alimento, etc.

AFINAL, O QUE É O SABÃO?  Tanto  Tanto sabões como detergentes detergentes pertencem a um mesmo grupo de os substâncias químicas tensoativos.

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AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Durante muitos anos, acreditava-se que existisse uma “pele flexível” na superfície dos líquidos.

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Para entender o que são tensoativos, é preciso compreender primeiramente outros conceitos, como miscibilidade, tensão superficial e tensão interfacial.

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Miscibilidade: Para que dois líquidos sejam miscíveis entre si, é necessário que ambos se situem dentro da mesma faixa de polaridade. Daí entende-se que dois líquidos de polaridades diferentes diferentes são imiscíveis.

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Tensão interf interfacial acial:: Entende-se por tensão interfacial a força que impede a miscibilidade de dois líquidos, ou de um sistema líquido-sólido.

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Tensão superf superficial icial:: Num líquido, uma molécula é circundada em todas as direções, por outras moléculas. A energia potencial de interação é a mesma em todas as direções. Mas a molécula que se encontra na superfície do líquido em equilíbrio com seu vapor é atraída de um lado pelas moléculas do líquido e do outro pelas moléculas da fase gasosa.

AFINAL, O QUE É O SABÃO? Como o número de moléculas em interação na fase líquida é maior que na fase gasosa, a atração para o líquido é maior que para fase gasosa.  A força na superfície deste líquido, que o obriga a formar a menor superfície é denominada tensão superficial. 

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Tensoativos são substâncias que, mesmo em pequenas concentrações, reduzem de forma considerável a tensão superficial da água ou a tensão interfacial de dois líquidos não miscíveis entre si devido a realização de interações intermoleculares entre as moléculas do líquido e as do tensoativo.

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Os produtos tensoativos possuem estrutura anfifílica na mesma molécula. Isto significa que se apresentam constituídos por grupos hidrófilos (possuem afinidade por e grupos hidrófobos água) (possuem aversão a água).

AFINAL, O QUE É O SABÃO? 

Moléculas tensoativas tendem a adsorver a superfície de óleos, promovendo o emulsionamento. A cabeça hidrofílica permanece na fase aquosa, enquanto a cauda hidrofóbica penetra facilmente na fase oleosa, formando o que usualmente chamamos de micela.

AFINAL O QUE É O SABÃO? Estrutura da micela

Estrutura da parede

AFINAL O QUE É O SABÃO? 

Possivelmente a aplicação industrial mais importante para os tensoativos é a formação de emulsões. Uma emulsão é a dispersão de um líquido em outro líquido, originalmente imiscíveis.

AFINAL O QUE É O SABÃO? 

Os tensoativos são conhecidos e classificados em quatro categorias: aniônicos, catiônicos, não-iônicos e anfóteros.

AFINAL O QUE É O SABÃO? Tensoativos Aniônicos: Os tensoativos aniônicos possuem, como grupo hidrófilo, um radical com carga negativa.   Todos  Todos os sabões (sais de ácidos graxos) graxos) são tensoativos aniônicos. 

AFINAL O QUE É O SABÃO? 

Tensoativos Catiônicos: Os tensoativos catiônicos se identificam por possuírem carga positiva. Sais de aminas graxas (ou sais amoniacais) foram primeiramente desenvolvidos como tensoativos catiônicos.

AFINAL O QUE É O SABÃO? Tensoativos não-iônicos:  Tensoativos  Tensoativos não-iônicos diferem diferem de ambos aniônicos e catiônicos, visto que a sua molécula não possui carga e não se ioniza em contato com a água.

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O grupo hidrofílico é composto de alguma outra substância hidrossolúvel (por exemplo, cadeia polimérica hidrossolúvel).

AFINAL O QUE É O SABÃO?

ESTRUTURA DO SABÃO 

Como veremos, o sabão é uma substância obtida pela reação de gorduras ou óleos com hidróxido de sódio ou de potássio.

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O produto desta reação é um sal (reação de um ácido com uma base). Sabe-se que os sais são substâncias que possuem, pelo menos, uma ligação com caráter tipicamente iônico.

ESTRUTURA DO SABÃO 

As ligações iônicas são caracterizadas quando os elementos ligantes apresentam acentuada diferença de eletronegatividade, o que dá origem a uma forte polarização, já que se forma um dipolo elétrico.

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Desta forma dizemos que os sabões, por serem sais, apresentam pelo menos um ponto de forte polarização em sua molécula.

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO 

Atualmente, o sabão é obtido de gorduras (de boi, de porco, de carneiro, etc) ou de óleos (de algodão, de vários tipo de palmeiras, etc.).

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É basicamente a interação (ou reação química) química) que ocorre entre um ácido graxo existente em óleos ou gorduras com uma base forte com aquecimento.

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO

O uso de KOH no lugar de NaOH permite obter  sabões  potássicos

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO 

A equação abaixo representa genericamente a hidrólise alcalina de um óleo ou de uma gordura: gordura:

Reação de saponificação

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO

Estrutura do sabão

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO 

Os detergentes sintéticos atuam da mesma maneira que os sabões, porém diferem deles na estrutura da molécula. Sabões são sais de ácido carboxílico de cadeia longa, e detergentes sintéticos, na grande maioria, são sais de ácidos sulfônicos de cadeia longa.

REAÇÃO DE SAPONIFICAÇÃO

ESTRUTURA DO SABÃO 

Uma molécula de sabão tem uma extremidade polar e uma parte não polar.

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A extremidade polar é solúvel em água: hidrófila - que tem afinidade por água.

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A parte apolar é insolúvel em água, e denomina-se hidrófoba, solúvel em solventes apolares.

COMO O SABÃO LIMPA?

COMO O SABÃO LIMPA?

COMO O SABÃO LIMPA?

REAÇÃO DE PRODUÇÃO DO SABÃO 

O ácido graxo poderá ser neutralizado por: NaOH ou Na2CO3, dando R — COONa (sabões de sódio, em geral mais duros);

KOH ou K 2CO3, dando R — COOK  (sabões de potássio, mais moles e usados por exemplo, em cremes de barbear);

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REAÇÃO DE PRODUÇÃO DO SABÃO Hidróxidos de etanolamina, como, por exemplo, (OH-CH2CH2)3NHOH, dando R — COONH(CH2CH2-OH)3 (sabões de amônio, que são em geral líquidos usados, por exemplo, em xampus).

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PRODUÇÃO INDUSTRIAL DO SABÃO •

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O processo de obtenção industrial do sabão é muito simples. Primeiramente coloca-se soda, gordura e água na caldeira com temperatura em torno de 150ºC, deixando-as reagir por algum tempo (± 30 minutos). m inutos). Após adiciona-se cloreto de sódio - que auxilia na separação da solução em duas fases. Na fase superior encontrase o sabão e na inferior, glicerina, impurezas e possível excesso de soda.

PRODUÇÃO INDUSTRIAL DO SABÃO Nesta etapa realiza-se uma eliminação da fase inferior e, a fim de garantir a saponificação da gordura pela soda, adiciona-se água e hidróxido de sódio à fase superior, repetindo esta operação quantas vezes seja necessário. Após terminado o processo pode-se colocar aditivos que irão melhorar algumas propriedades do produto final.

ESQUEMA SIMPLIFICADO DE UM PROCESSO DE PRODUÇÃO DE SABÃO

Fluxograma da produção do sabão

A GLICERINA 

A glicerina (ou glicerol) é um subproduto da fabricação do sabão.

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Ela é adicionada aos cremes de beleza e sabonetes, pois é um bom umectante, isto é, mantém a umidade da pele.

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Em produtos alimentícios ela também é adicionada com a finalidade de manter a umidade do produto e

A GLICERINA 

Outra utilidade da glicerina é na fabrica de explosivos como o explosivo conhecido como nitroglicerina.

Ação umectante da glicerina

Reação de produção da nitroglicerina

FABRICAÇÃO DA GLICERINA GLICERINA 

Na recuperação da glicerina das usinas de sabão, a energia necessária referese ao consumo de calor envolvido nas operações unitárias de evaporação e de destilação.

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A divisão, em etapas, dos processos para a glicerina natural ou sintética é: Evaporação (a múltiplo efeito) para concentração; Purificação Purificação por decantação;

FABRICAÇÃO DA GLICERINA GLICERINA Destilação a vácuo e a vapor de água; Condensação parcial; Alvejamento (clarificação); Filtração ou purificação por troca iônica. 

O elevado teor de sal comum na glicerina da lixívia de sabão requer freqüentes paradas dos evaporadores para remoção do sal cristalizado. A fase aquosa é injetada no evaporador a triplo efeito, conforme está no

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O cru, decantado, contém aproximadamente 78% de glicerol, 0,2% de ácidos graxos totais e 22% de água.

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Este cru é destilado a vácuo a 204°C.

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Adiciona-se uma pequena porção de soda cáustica ao afluente do destilador para saponificarem-se as impurezas gordurosas e reduzirem-se as possibilidades de destilação simultânea com a do glicerol.

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A glicerina destilada é condensada em três estágios, em temperaturas decrescentes.

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O primeiro estágio dá a glicerina mais pura de todas, usualmente a 99%de glicerol, atendendo às especificações de quimicamente pura.

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As glicerinas de qualidade inferior são coletadas no segundo e terceiro condensadores. A  purificação final da glicerina é realizada no alvejamento a

ADITIVOS COMUNS ENCONTRADOS EM SABÕES 

A maioria dos produtos de limpeza possui aditivos que melhoram sua eficácia ou reduzem seu custo.

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O aditivo mais comum encontrado em qualquer sabão são os aromatizantes, mesmo que este seja imperceptível, é utilizado para disfarçar o odor característico do sabão.

ADITIVOS COMUNS ENCONTRADOS EM SABÕES 

Agentes quelantes, como os fosfatos, aparecem praticamente em todas as fórmulas de produtos de limpeza.

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Estes compostos retiram íons de metais que estão presentes na água e que podem reduzir a ação do sabão como os íons cálcio e magnésio, componentes que tornam a água dura e prejudicam a ação dos tensoativos aniônicos (sabões).

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Produtos muito utilizados como aditivos para eliminar odores desagradáveis e como anti-sépticos são os bórax (tetraborato de sódio hidratado - Na2B4O7.H2O) e o óxido de zinco (ZnO).

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Outros boratos como o perborato de sódio são utilizados como alvejantes. A ação alvejante é causada pela formação do oxigênio ativo, que o perborato libera em soluções alcalinas ou em presença de ativadores.

Reação do perborato de sódio

CURIOSIDADE: AS CORES 

As experiências de Isaac Newton demonstraram que as cores são parte da luz branca (do sol).

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Através do prisma é possível decompor a luz branca nas cores do arco-íris e com uma lente e um outro prisma é possível recompô-las em luz branca.

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As gotículas de água presentes no ar

CURIOSIDADE: OLHO HUMANO 

De todas as ondas do Espectro Eletromagnético, o olho humano enxerga apenas uma parte minúscula, que vai de 400 a 700 nanômetros (bilionésima parte do metro). O azul violeta se encontra na região dos 400 nm a 500 nm, o verde fica entre 500 nm a 600 nm e o vermelho, de 600 nm a 700 nm.

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Os bilhões de fótons que entram no olho são focados na sua retina, que age como uma espécie de filme fotográfico.

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Na retina, milhares de células em formato de cone são excitadas quando atingidas pelos fótons, e isso faz com que uma rede de neurônios dispare energia para o seu cérebro, que interpreta a informação como cor e luz.

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Existem três tipos de células cone no

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Um tipo dessas células as torna mais excitadas por fótons de cor avermelhada, outro por fótons de cor esverdeada e outros de cor azulada.

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Uma combinação de comprimentos de ondas diferentes, ao mesmo tempo, excitará grupos diferentes de células, criando misturas de cor. Quanto todas as células são excitadas juntas, percebemos a cor branca e, se nenhuma célula é excitada, veremos a cor preta.

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Em determinados produtos, principalmente sabões em pó para máquinas de lavar roupa, são encontrados clarificantes ópticos que são corantes que absorvem luz ultravioleta (de 3-5% da luz solar), emitindo luz fluorescente fluorescente azul.

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Através da luz azul, a cor amarela é eliminada pelas cores complementares que se formarão, já que a cor resulta , para o olho humano, do somatório das luzes fluorescentes refletidas.

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Outro artifício utilizado para retirar manchas é a utilização de enzimas. As enzimas são proteínas que catalisam reações específicas, auxiliando assim a eliminação de substâncias indesejáveis que causam as manchas (gorduras, corantes orgânicos, etc.) Em geral utilizam-se enzimas chamadas porteases de serina.