صناعة الصابون - Soap Industry

الصابون: هو عبارة عن خليط من أملاح الصوديوم من مختلف الأحماض الدهنية الطبيعية، فقاعات الهواء المضافة إلى خليط الصابون المنصهر ستقلّل من كثافة الصابون، وبالتالي تطفو على الماء وإذا كان ملح الأحماض الدهنية يحتوي على البوتاسيوم بدلاً من الصوديوم، فإنّ النتيجة تكون رغوة أكثر ليونة.

تشمل صناعة الصابون شركات تعمل بشكل أساسي في صناعة الصابون التركيبي المنظفات العضوية والمنظفات القلوية غير العضوية والجلسرين الخام والمكرر من الدهون النباتية والحيوانية.

نبذة عن تاريخ صناعة الصابون:

الصابون معروف منذ 2300 عام على الأقل. وقد أعدّه الفينيقيون من شحم الماعز ورماد الخشب في عام (600) قبل الميلاد واستخدموه أحياناً كمقايضة مع الغال، كان الصابون معروفًا على نطاق واسع في الإمبراطورية الرومانية لا يُعرف ما إذا كان الرومان قد تعلموا استخدامها وتصنيعها من شعوب البحر الأبيض المتوسط ​​القديمة أو من الكلت سكان بريطانيا وقد أطلق السلتيون الذين أنتجوا صابونهم من الدهون الحيوانية ورماد النباتات اسم سايبو، الذي اشتقت منه كلمة صابون، لم يتم التعرف على أهمية الصابون للغسيل والتنظيف حتى القرن الثاني الميلادي يذكرها الطبيب اليوناني جالينوس كدواء وكوسيلة لتطهير الجسم، في السابق كان الصابون يستخدم كدواء وتذكر الكتابات المنسوبة إلى العالم العربي جابر بن حيان في القرن الثامن مراراً وتكراراً الصابون كعامل تطهير.

في أوروبا، تركّز إنتاج الصابون في العصور الوسطى أولاً في مرسيليا ثم في جنوة ثم في البندقية وعلى الرغم من أنّ بعض صناعة الصابون تطورت في ألمانيا، إلّا أنّ هذه المادة كانت قليلة الاستخدام في أوروبا الوسطى لدرجة أنّ علبة الصابون التي قدمت لدوقة جوليتش ​​عام (1549م) أحدثت ضجّة كبيرة وفي وقت متأخر من عام 1672م، عندما أرسل الأماني (A. Leo) إلى السيدة (von Schleinitz) طردًا يحتوي على صابون من إيطاليا، أرفقها مع وصف تفصيلي لكيفية استخدام المنتج الغامض.

ظهر أول صانعي الصابون الإنجليزي في نهاية القرن الثاني عشر في بريستول في القرنين الثالث عشر والرابع عشر نشأ مجتمع صغير منهم في حي شيبسايد في لندن في تلك الأيام، كان على صانعي الصابون دفع رسوم على كل الصابون الذي ينتجونه بعد الحروب النابليونية، ارتفعت هذه الضريبة إلى ثلاثة بنسات للرطل وتم تجهيز أحواض غسل الصابون بأغطية يمكن أن يغلقها جابي الضرائب كل ليلة لمنع الإنتاج تحت جنح الظلام، ولم يتم إلغاء هذه الضريبة المرتفعة أخيراً حتى عام (1853م)، في تضحية للدولة بأكثر من مليون جنيه إسترليني ظهر الصابون في مثل هذا الاستخدام الشائع في القرن التاسع عشر لدرجة أنّ جوستوس فون ليبيج الكيميائي الألماني، أعلن أنّ كمية الصابون التي تستهلكها الأمة هي مقياس دقيق لثروتها وحضارتها.

كيفية إنتاج الصابون:

استخدم صانعو الصابون الأوائل الرماد والدهون الحيوانية حيث تمّ تشتيت رماد الخشب أو النبات البسيط المحتوي على كربونات البوتاسيوم في الماء ويضاف الدهن إلى المحلول ثم تمّ غلي هذا الخليط وتمت إضافة الرماد مرارًا وتكرارًا مع تبخر الماء خلال هذه العملية حدث انقسام كيميائي بطيء للدهن المحايد، ويمكن أن تتفاعل الأحماض الدهنية بعد ذلك مع الكربونات القلوية لرماد النبات لتكوين صابون يسمى هذا التفاعل بالتصّبن أو تفاعل التحلل المائي الأساسي لدهن أو زيت وقد تستخدم حاليّاً كربونات الصوديوم أو هيدروكسيد الصوديوم لتحديد الأحماض الدهنية وتحويلها إلى ملح.

استخدم السلتيون الدهون الحيوانية التي تحتوي على نسبة من الأحماض الدهنية الحرة وقد ساعد وجود الأحماض الدهنية الحرة بالتأكيد على بدء العملية، وقد ضلّت هذه الطريقة سائدة حتى نهاية العصور الوسطى، عندما بدأ استخدام الجير المطفأ في معالجة الكربونات القلوية من خلال هذه العملية، يمكن تصبّن الدهون المحايدة كيميائياً بسهولة باستخدام الغسول الكاوية وقد ساعد إنتاج الصابون من الحرف اليدوية إلى الصناعة من خلال إدخال عملية (Leblanc) لإنتاج رماد الصودا من محلول ملحي (حوالي عام 1790م) وعمل الكيميائي الفرنسي ميشيل أوجين شيفرويل الذي أظهر في عام (1823م) أنّ عملية التصبّن هي عملية كيميائية لتقسيم الدهون إلى ملح قلوي للأحماض الدهنية والجلسرين.

طرق إنتاج الصابون:

• عملية الغليان.
  
• عملية المحلّل المائي.
  
• الطرق الباردة وشبه المغلية.
  
• عمليات التشطيب.
  

تفاعل التحلّل المائي العام – General overall hydrolysis reaction:

fat + NaOH = glycerol + sodium salt of fatty acid

على الرغم من أنّ التفاعل يظهر كخطوة واحدة، إلّا أنّه في الواقع خطوتين، التأثير الصافي وهو كسر روابط الإستر، يتحول الجلسرين مرة أخرى إلى كحول (إضافة H الخضراء) ويتم تحويل جزء الأحماض الدهنية إلى ملح بسبب وجود محلول أساسي من هيدروكسيد الصوديوم في مجموعة الكربوكسيل.

يشكل الصابون حثالة أو يترسب في الماء العسر، تاركاً حلقة حول حوض الاستحمام وبقايا بيضاء على الأواني الزجاجية وخثارة لزجة في ماء الشطف في حوض الغسيل، ليس من السهل إدراك علاقة حثالة الماء العسر بحالة الشعر الباهتة غير اللامعة بعد غسل الشعر بالشامبو والبقع الصفراء على الغسيل بعد الكي والاستخدام المكثف للصابون في المنزل، كل هذه التأثيرات تشير إلى عيب خطير في الصابون أي تفاعلها مع الكالسيوم والأملاح المعدنية الأخرى الموجودة في الماء العسر لإعطاء راسب يشكل قساوة الماء يتفاعل الصابون أيضًا مع آثار المركبات الحمضية لتكوين راسب، ومن ناحية أخرى لا تتأثّر المنظفات الاصطناعية عمومًا أو تتأثر قليلاً جداً بالأملاح المعدنية أو الأحماض، على الرغم من أنها قد تتفاعل كيميائيًا معها فإنّ المركبات الناتجة إمّا قابلة للذوبان أو تظل مشتتة في شكل غرواني في المحلول وقد ساهمت الخصائص المفيدة الأخرى للمواد التركيبية مثل قابلية الذوبان في الماء البارد والمرونة في التركيب في الاستبدال السريع لمنتجات الصابون.

المواد الخام والمواد المضافة في صناعة الصابون:

إنّ الأساس لكل صناعة الصابون هو محلول قلوي كاوي ساخن، مثل الصودا الكاوية (هيدروكسيد الصوديوم) يعمل على الدهون أو الزيوت الطبيعية مثل الشحم النباتي أو الزيت النباتي لإنتاج ملح الأحماض الدهنية الصوديوم (الصابون) والجلسرين، إذا تم استخدام الأحماض الدهنية المنتجة صناعياً بدلاً من الدهون أو الزيوت الطبيعية، فإنّ التفاعل مع الصودا الكاوية ينتج الصابون والماء بدلاً من الصابون والجلسرين.

المواد الخام الرئيسية لصناعة الصابون هي الدهون والقلويّات وغالبًا ما يتم إضافة مواد أخرى مثل المُلمِّعات الضوئية ومنعمات الماء والمواد الكاشطة للحصول على خصائص محددة.

• القلويات: من أهم أنواع القلويات هيدروكسيد الصوديوم والبوتاسيوم، كربونات الصوديوم وبورات الصوديوم ومختلف الفوسفات.
  
• دهون وزيوت: وهي المواد الخام والدهون ويمكن تقسيم هذه المواد إلى أربع أقسام حسب خصائص منتجات الصابون التي تنتجها، وهي:
  
  • الدهون الصلبة التي ينتج عنها صابون بطيء الرغوة الشحم النباتي وشحوم القمامة والزيوت البحرية والنباتية المهدرجة عالية الانصهار وزيت النخيل.
    
  • الدهون الصلبة التي تنتج صابوناً سريع الترطيب، مثل زيت جوز الهند وزيت نواة النخيل وزيت باباسو.
    
  • الزيوت التي تنتج صابوناً ناعم القوام، مثل زيت الزيتون وزيت فول الصويا وزيت الفول السوداني وزيوت بذر الكتان وزيوت الحيتان وكذلك بعض زيوت التجفيف أو شبه الجافة.
    
  • الصنوبري والزيت الطويل: (منتج ثانوي راتنجي لصناعة عجينة الخشب الكيميائية) وهو مجموعة في حد ذاتها ويستخدم الصنوبري في صابون الغسيل وصابون التواليت الأقل تكلفة والصابون المتخصص في الصناعات المختلفة، يستخدم الزيت طويل القامة بشكل رئيسي في الصابون السائل.
    

• المبيّضات البصرية: أصبحت المبيضات الضوئية الآن جزءاً لا يتجزّأ من جميع مساحيق الغسيل وهي عبارة عن صبغات تمتصّها ألياف النسيج من المحلول ولكن لا يتم إزالتها لاحقًا في الشطف ويقومون بتحويل الضوء فوق البنفسجي غير المرئي إلى ضوء مرئي على الجانب الأزرق من الطيف، ممّا يتسبب في أن تعكس الألياف نسبة أكبر من الضوء المرئي وتجعلها تبدو أكثر إشراقًا.
  
• عوامل العزل مثل (EDTA) (حمض إيثيلين ديامينيتراسيتيك) ويمتلك خاصية الاندماج مع أيونات معدنية معينة لتكوين مركب جزيئي يحبس أيون الكالسيوم بحيث لا يعرض خصائص أيونية في الماء العسر، يمكن أن تشكل (EDTA) معقدات مماثلة مع أيونات معدنية أخرى.
  
• المزيلات: يتم طحن المعادن غير القابلة للذوبان في الماء مثل التراب الدياتومي والسيليكا والرخام والرماد البركاني والكوارتز والرمل وإضافتها إلى الصابون أو تركيبات المنظفات الاصطناعية كما تستخدم المواد الكاشطة ذات الطبيعة العضوية مثل نشارة الخشب.
  

أنواع الصابون:

يصنّف الصابون إلى صابون سائل وصابون صلب، فإذا تم استخدام هيدروكسيد الصوديوم في عملية إنتاج الصابون فقد ينتج صابون صلب، وإذا تمّ استخدام هيدروكسيد البوتاسيوم فينتج لدينا صابون سائل ويحدد نوع الأحماض الدهنية وطول سلسلة الكربون الخصائص الفريدة لمختلف أنواع الصابون.

تطهير الصابون:

يتم تحديد مفعول التنظيف للصابون من خلال تركيبته القطبية وغير القطبية بالتزامن مع تطبيق مبادئ الذوبان سلسلة الهيدروكربون الطويلة هي بالطبع غير قطبية وكارهة للماء والملح في جزيء الصابون هو سلسلة أيونية ومحبّة للماء.