Scarica relazione saponificazione e più Guide, Progetti e Ricerche in PDF di Scienze e tecnologie applicate solo su Docsity! SAPONIFICAZIONE A FREDDO ESPERIENZA PRATICA LAVORO A GRUPPI Componenti del gruppo di lavoro Cavalieri Elisa, Marassi Valentina, Mazzola Diletta GRUPPO 5 A cura di: Mazzola Diletta, 5T Liceo scientifico opzione scienze applicate ‘G.Galilei’, Ostiglia (MN) A.S 2019/2020 Data: 19/12/19 Temperatura: 21°  294,15K Pressione: 752 mmHg  1002,58 mBar CHE COS’È IL SAPONE? Il sapone è generalmente un sale di sodio o di potassio di un acido carbossilico a lunga catena; viene prodotto e usato per sciogliere le sostanze grasse nei processi di pulizia. Si prepara per mezzo di un processo detto : di saponificazione, ovvero per idrolisi alcalina, di grassi di origine vegetale o animale. Il processo porta alla formazione del sale carbossilico(il sapone) e un alcool (generalmente glicerina) SCOPO Preparare un sapone mediante idrolisi basica dei grassi contenuti in un olio di oliva. RICHIAMI TEORICI Gli oli vegetali e i grassi animali sono le principali sostanze solitamente saponificate. Questi materiali oleosi, chiamati trigliceridi, sono miscugli di diversi acidi grassi. I trigliceridi possono essere convertiti in saponi con due diversi processi. METODO DI PRODUZIONE INDUSTRIALE Il processo tradizionale avviene in un passaggio: il trigliceride è trattato con una base forte (liscivia, per esempio), che accelera la scissione dei legami carbonilici e produce glicerolo e il sale dell'acido grasso costituente. Questo è il metodo più largamente utilizzato a livello industriale per la produzione di glicerolo. Se necessario, i saponi possono essere precipitati per “salting out” con una soluzione satura di cloruro di sodio. Il numero di saponificazione è la quantità di base richiesta per saponificare un campione di grasso. Per la produzione di sapone, i trigliceridi sono opportunamente purificati, ma la saponificazione include anche altre idrolisi basiche di trigliceridi non puri, come ad esempio la conversione dei lipidi di un cadavere in adipocera. Questo processo è più comune in corpi dove la quantità di tessuto adiposo è maggiore, non aggrediti da agenti decompositori e sepolti in terreni particolarmente alcalini. METODO DI PRODUZIONE ARTIGIANALE Da secoli il sapone veniva prodotto in casa con pochi e semplici ingredienti ricavati naturalmente. Nella maggioranza dei saponi che si trovano in commercio ci sono additivi, coloranti, ingredienti chimici e anche sostanze che possono in realtà irritare. Si prepara per mezzo di un processo denominato saponificazione, ovvero per idrolisi alcalina, di grassi di origine animale o vegetale che porta alla formazione del sale carbossilico (il sapone) e un alcol (generalmente glicerina). Principalmente esistono due metodi per produrre il sapone: - Il metodo a freddo che sfrutta il calore naturale prodotto dalla reazione chimica; - I metodi a caldo nei quali si ricorre a una fonte di calore esterna per accelerare la saponificazione. Inoltre, la saponificazione è una reazione di sostituzione nucleofila acilica (sp²) con due particolarità: 1. è una reazione essenzialmente irreversibile; 2. si consuma una mole di base, NaOH o KOH, per mole di estere. FUNZIONE DETERGENTE Utilizzato come detergente, il sapone ha funzione di tensioattivo. La molecola del sapone ha una testa idrofila ionizzata negativamente e una coda idrofobica. MATERIALI PER GRUPPO:  20 grammi di OLIO DI OLIVA extravergine (pesati in becher da 150 ml);  4 grammi di NaOH (pesato in becher da 100 ml) ;  1 becher da 150 ml;  1 becher da 100 ml;  1 cilindro graduato da 50 ml;  Spruzzetta di acqua demineralizzata;  Bacchetta di vetro;  2 Termometri di vetro 0°-50°;  Guanti monouso;  Stampi in silicone a forma di cuore. MATERIALI COMUNI:  bagnomaria;  becher da 400 ml;  agitatore magnetico con ancorette. FORMAZIONE DEL NASTRO A causa della veloce miscelazione, si forma una dispersione di minuscole goccioline di soluzione sodica nell’olio, che consente un contatto intimo tra la soda presente nella soluzione ed i trigliceridi presenti negli oli, si forma cioè un’emulsione. Questo contatto intimo consente che soda e trigliceridi reagiscano tra loro e inizino a formare i sali di sapone e la glicerina, che sono appunto i prodotti della reazione. La reazione non è istantanea, ma richiede invece per completarsi un tempo variabile tra un’ora ed alcuni giorni, a seconda della temperatura alla quale si portano i reagenti. Perché la reazione si completi in ogni parte del sapone, e quindi in esso non resti traccia di soda libera, è allora necessario che questa emulsione non si rompa, e resti invece stabile per tutto il tempo necessario al completamento della reazione. L’emulsione si rompe quando la tensione superficiale che mantiene la soluzione sodica dispersa nell’olio in forma di minuscole goccioline viene vinta dall’attrazione tra le varie goccioline. Le goccioline, se la massa reagente si smiscela, si riaggregano in masse sempre più grosse fino alla separazione vera e propria delle due fasi, acquosa ed oleosa. Occorre pertanto un emulsionante che impedisca questa riaggregazione e questo emulsionante è costituito proprio dai primi sali di sapone che si formano: il sapone è cioè un “tensioattivo” e costituisce un ponte tra la fase grassa e le goccioline acquose e sodiche che le mantiene finemente disperse. A mano a mano che iniziano a formarsi le prime molecole di sapone, esse rendono sempre più viscosa la massa per via della presenza dei sali di sapone che cristallizzano in forma solida, tanto che ad un certo punto cominciamo ad osservare che la massa diventa una specie di crema. Questo è il momento del nastro; esso rappresenta il consolidamento dell’emulsione e la garanzia che la stessa non si romperà più, consentendo a tutta la soda presente di reagire e formare i sali di sapone. Maggiore è la quantità dei sali di sapone che si formano, maggiore è la viscosità dell’emulsione stessa, la quale dopo un certo tempo, variabile da 6 ore a diversi giorni, solidifica trasformandosi nel sapone che tutti noi siamo abituati a maneggiare. Quindi il nastro non è un momento di arrivo, bensì costituisce un momento di partenza della reazione di saponificazione. Sotto cappa raccogliere il prodotto di ogni gruppo nel becker da 400 ml, aggiungere il magnete e porre su agitatore a velocità tra 100 e 200 giri per 20 minuti circa e comunque fino ad ottenere una crema densa. Lasciare ad asciugare per 2 giorni, estrarre i saponini dagli stampi (se non si riesce, mettere in freezer per 2 ore ed estrarre). Sistemare i saponini su vassoio e lasciare maturare per 4-5 settimane. Prevenzione e sicurezza. Avendo a che fare con prodotti caustici ed irritanti è necessario utilizzare guanti e avere cura di rimettere a posto la soda quando non più utilizzata. Versare la soda nell’acqua, mai fare il contrario; se lo facessimo si produrrebbe una piccola esplosione che manderebbe fuori dal recipiente i nostri prodotti. Ricordarsi che questa reazione produce calore e la temperatura può arrivare fino a 80° C; fare molta attenzione ai vapori che si formano. Le dosi. Se si usa il NUMERO DI SAPONIFICAZIONE SAP la proporzione per l’olio di oliva è di 1,34 gr in 3,5 ml di acqua. Per realizzare il nostro sapone, dopo aver stabilito il tipo e la quantità di olio da usare, è necessario calcolare la quantità di sostanza alcalina e di acqua (di solito si usa acqua demineralizzata) per preparare la soluzione caustica che reagirà con gli acidi grassi che si trasformeranno in sapone. Il numero di saponificazione (che in inglese si dice SAP value) è il quantitativo in milligrammi dell’idrossido di sodio (o di potassio) necessario a saponificare un grammo di un determinato olio o grasso. Olio di oliva = 210 Per calcolare la soda necessaria per saponificare un certo quantitativo di grassi è sufficiente moltiplicare il peso del grasso per il coefficiente SAP relativo. LO SCONTO SODA Una volta calcolato il peso della soda caustica necessaria per saponificare il nostro olio/grasso o miscela di olii e grassi, dobbiamo calcolare lo sconto della soda per evitare che il nostro sapone sia troppo aggressivo sulla pelle. Lo sconto soda solitamente rientra tra il 5% e il 10%. Se si eccede con tale valore il sapone risulterebbe molle e potrebbe irrancidire. Lo sconto soda si calcola: SAP totale * (100 – sconto) / 100 dove a SAP totale si sostituisce il peso della soda calcolata prima. Devo saponificare 20g di olio di oliva per fare del sapone (SAP NaOH=0.210), devo moltiplicare 20g x 0,210= 4.21 g di soda necessaria alla saponificazione. Calcoliamo ora lo sconto soda al 5%: i 4.21 g di soda scontati del 5% diventano: 4.21 * (100-5)/100 = 4.21 x 0,95 = 4 g. OSSERVAZIONI:  i tempi dipendono da molti fattori fra cui anche la temperatura ambiente e la temperatura dei prodotti, che deve essere la stessa riportata nelle indicazioni suggerite.  I tempi di asciugatura variano in base alle condizioni ambientali esterne. In genere dopo una settimana ha già la sua consistenza di sapone, ma è necessario, usarlo almeno dopo quattro settimane, per essere sicuri della completa reazione tra i prodotti. CONCLUSIONI: La saponificazione è il processo di idrolisi alcalina di un estere reazione nucleofila. Esempio illustrativo delle conclusioni appena tratte: A CALDO Si utilizza una fonte di calore esterna (forno o bagnomaria) per accelerare la reazione chimica dopo la nastrificazione. Questo sapone ha però una consistenza più grossolana ed irregolare. Lo lasciamo quindi fare agli esperti del settore. . Sulla base del suo meccanismo la saponificazione è una SAPONIFICAZIONE A FREDDO Più semplice e adatto a scopo didattico; si lascia che la reazione esotermica, prodotta dalla reazione della soda caustica e dal lieve riscaldamento del grasso, porti alla saponificazione. Ecco quindi la necessità di mantenere il tempo di assorbimento e maturazione almeno a 4 settimane.