Základné princípy výroby mydla od základu a všetko čo potrebujete vedieť na zostavenie vlastného receptu.

Toto je pokračovanie úvodnej sekcie: Ako vyrobiť domáce mydlo.

V tejto sekcii sa dozviete základné princípy výroby mydla od základu a všetko potrebné na zostavenie vlastného receptu na mydlo!

Výroba mydla pripomína tak trochu pečenie. Jedna mydlárka v istom blogu sa priznala, že začala s výrobou mydla, pretože ju strašne baví pečenie, ale vadí jej, že sa potom prejedá..
No môžete si byť istí, že z mydla nepriberiete :). V princípe vyzerá domáca výroba nasledovne: 
[POZOR, JE TREBA PREČÍTAŤ SI CELÝ TENTO ČLÁNOK I ODKAZY PRED ZAČATÍM AKEJKOĽVEK VÝROBY]:



0) Odvážiť podľa receptu tuky či oleje, rozpustiť
1) Podľa množstva a typu olejov/tukov navážiť hydroxid sodný (draselný) a rozpustiť vo vode (presne odmeranej)

2) Do rozpustených tuky+olejov vmiešať roztok hydroxidu

3) Miešate (mixérom) až kým hmota nezhustne

4) Pridáte do hmoty farbivá, vône, prípadne ďalšie zložky

5) Vylejete mydlo do foriem/formy

6) Po 24 hodinách mydlo vyberiete z foriem/formy a ak ste robili veľký mydlový blok, tak ho nakrájate

7) Necháte mydlo dozrieť 2-3 týždne (aby dobehla prípadná ešte prítomná reakcia zmydelnenia a odparila sa voda - tým mydlo stvrdne a získa kúpeľnovú životnosť)

Existujú dve základné metódy výroby mydla od základu: výroba za studena a výroba za tepla, ktoré sa líšia v bode 4. Metóda za tepla po zhustnutí hmoty ešte hmotu umelo zahrieva, aby urýchlila proces zmydelnenia.

Než sa ale pustíte do výroby vlastného mydla, je potrebné oboznámiť sa so základnými princípmi.


Zmydeľňovanie (saponifikácia)

Základnými surovinami pre proces výroby mydla od základu sú oleje/tuky, ktoré reprezentujú kyseliny a hydroxid sodný (sodný lúh, NaOH), prípadne hydroxid draselný (draselný lúh, KOH), reprezentujúce zásadité látky (ďalej označené zásady).
Reakciou zásad a kyselín vzniká soľ a mydlo je vlastne soľ mastných kyselín. Tento proces sa nazýva zmydeľňovanie mastných kyselín (saponifikácia)  a pomocou chemických vzorcov sa dá zapísať nasledovne:

Všimnite si, že okrem mydla (teda soli) vzniká ešte glycerín, látka ktorá má vynikajúce zvlhčujúce vlastnosti a používa sa v kozmetike, potravinárskom i farmaceutickom priemysle. V priemyselnej výrobe sa glycerín z tohoto procesu odstraňuje a zbytok - jadrové mydlo - teda čistá soľ mastných kyselín - sa ďalej spracováva do konečnej podoby mydla pridaním rôznych aditív, farbív a podobne. Glycerín - cenná látka - je ďalej predávaný samostatne.

Ak si vyrábate mydlo sami, glycerín v ňom ostáva a takéto mydlo má na pokožku veľmi blahodárny efekt. Niekoré zdroje (1) uvádzajú, že používanie mydiel tohoto druhu dokonca pomáha pri chronických kožných ochoreniach ako psoriáza, prípadne ekzémy. Nemám to vyskúšané, pretože žiadnou z týchto chorôb netrpím, avšak odkedy používam vlastné mydlá, takmer som zabudla čo je to krém na ruky - vôbec ho totiž  (s výnimkou extrémne chladného počasia) nepotrebujem!

Po zmydelnení v konečnom produkte neostáva žiadny hydroxid, pretože tento kompletne zreaguje s olejmi a vytvorí mydlo a glycerín. 

Aby sa zabezpečilo kompletné zmydelnenie hydroxidov,  domáci mydlári znižujú množstvo potrebného hydroxidu o 5 až 10% (anglicky sa to volá superfatting, slovenský variant by znel asi "pretučnenie") 

Toto zníženie zabezpečí, že všetky molekuly hydroxidu zreagujú a 5-10% molekúl mastných kyselín ostane nezreagovaných. Tieto nezmydelnené oleje potom popri glyceríne predstavujú ďalšiu výživnú zložku mydla.

TIP: V domácej výrobe mydla sa pri dokončení väčšej časti mydlotvornej reakcie, teda vo fáze stopy (čo je stopa sa dozviete v príspevku Postup výroby mydla metódou za studena), ešte pred vyliatím do formy, pridávajú do hmoty ďalšie  látky, ktoré by inak celú reakciu zmydelnenia z rôznych dôvodov neprežili, prípadne sa rozpúšťajú-rozptyľujú najlepšie v už čiastnočne vytvorenom mydle, alebo jednoducho preto, lebo potrbuejeme mydlo rozdeliť na dve časti, ktoré majú iné vlastnosti. Patria sem farbivá, vône (esenciálne oleje), rôzne pílingové zložky a podobne. 

EDIT: 30.4.2017: V "stope" nemá zmysel pridávať "vzácne oleje", pretože v stope sa nachádza stále veľké množstvo nezreagovaného hydroxidu a tento bez problémov reaguje s olejom, teda ho nijako neušetrí. Rýchlosť zmydelnenia oleja nezávisí na tom, kedy je pridaný, ale na tom, aké má mastné kyseliny.

Hydroxidy (zásady)


Existuje veľké množstvo zásaditých látok, ktoré by sa dali použiť na výrobu mydla, ale najlepšie vlastnosti pre (nielen) domáce použitie majú hydroxid sodný - NaOH a hydroxid draselný - KOH.


V celom tomto blogu budú pojmy KOH a NaOH vždy predstavovať 100% koncentrovaný hydroxid, ktorý sa vyskytuje v pevnom skupenstve (v podobe guličiek, alebo vločiek). Rozpustenú formu budem nazývať roztok hydroxidu (roztok NaOH, roztok KOH).



Voda a príprava roztoku NaOH


Na zmydelnenie tukov potrebujeme hydroxid rozpustiť vo vode, aby sa molekuly hydroxidu lepšie dostali do kontaktu s molekulami mastných kyselín. Len ťažko by sa guličky/vločky hydroxidu po nasypaní do olejov rovnomerne rozdelii do všetkých kútov oleja - môžete miešať ako chcete. Z chemického pohľadu sa pri rozpúšťaní NaOH vo vode vlastne jedná o hydrolýzu NaOH na Na+ a OH-, ióny, ktoré potom hydrolyzujú triester mastných kyselín a glycerolu.

Naopak,zas príliš veľa vody vytvorí silne zriedený roztok a ióny hydroxidu budú omnoho dlhšie hľadať mastné kyseliny a reagovať s nimi. Reakcia sa teda veľmi spomalí, ak nie ešte horšie - zastaví. Takisto mydlu bude trvať veľmi dlhú dobu, než sa z neho odparí voda a nadobudne požadovanú tvrdosť.

Príliš málo vody zas môže spôsobiť, že molekuly NaOH sa nebudú môcť rovnomerne rozptýliť po celej hmote a reakcia saponifikácie nemusí všade prebehnúť rovnomerne. Riskujeme mydlo, ktoré bude mať nezmydelnené časti a bude silne zásadité! Mydlo tvorené s roztokom NaOH, kde je  príliš málo vody sa bude takisto veľmi pravdepodobne rozpadávať. 

Dobrý pomer NaOH a vody, ktorý nesklame je zhruba 1:2 (NaOH:voda), teda pridať hydroxid do dvojnásobku jeho váhy (ak máme použiť 100 g hydroxidu, tak ho treba zmiešať s 200g vody).

Voda sa môže vypočítavať aj ako podiel hmotnosti tukov ktoré chceme zmydelniť. Môj obľúbený kalkulátor SoapCalc počíta množstvo vody ako 38% hmotnosti tukov v recepte. 

Aktualizácia 16.4.2012: Trochu som pátrala po zdrojoch "najlepšej koncentrácie NaOH", teda po nejakom vedeckom zdroji, ktorý by diskutoval množstvo vody určené pre rozpustenie NaOH.  Zistila som, že tejto téme sa vedecky venuje Kevin M. Dunn vo svojej knihe  Scientific Soapmaking. Skúmal koncentrácie NaOH od 25% do 50% v štyroch rôznych mydlách (palmové, kokosové, olivové a zmiešané) a zistil, že koncentrácia NaOH nemá vplyv na výsledné mydlo, čo sa týka jeho alkalinity. Zistil ale, že vyššie koncentrácie NaOH dramaticky znižujú čas odparovania vody pri zrení (to že sa zníži doba odparovania vody je logické, začíname s menším obsahom vody, ale prekvapivý bol veľký rozdiel) a tým čas pre dosiahnutie rovnakej tvrdosti mydla, medzi 25% a 50% koncentráciou NaOH bol dokonca rozdiel 4 týždňov!
Ďalej zisťoval vplyv teploty a obsahu vodu na dosiahnutie gélovej fázy, a zistil, že mydlá s vyšším (ale nie privysokým) obsahom vody potrebujú menšiu teplotu na to aby prešli gélovou fázou.

Príliš veľa vody u olivového oleja (25% koncentrácia NaOH) spôsobilo nemožnosť dosiahnutia stopy a separáciu fáz.

Vyššia koncentrácia NaOH (ja by som to odhadla na 41- 50%) urýchli stopu a zrenie a odporúča sa pri mydlách, ktoré dlhšie strácajú vlhkosť, ako napríklad kokosové a olivové. Takisto sa odporúčajú pri použití jednomydlových foriem - takto vyrobené mydlo sa ľahko vyklápa z foriem.

Nižšia koncentrácia NaOH (30-40%) sa zas odporúča pri mydlách, ktoré sa vyrábajú v blokoch, aby sa dali jednoduchšie krájať, a v prípade, že chceme dosiahnúť gélovú fázu.

Toto nie je úplný výpočet a zrejme časom ešte doplním o najnovšie informácie.

Roztoky NaOH a KOH sú silne alkalické, a podobne ako silné kyseliny - sú žieravé. Pri manipulácii s nimi je dôležité dodržiavať tieto základné bezpečnostné zásady.

!!!! VŽDY LEJTE HYDROXID DO VODY, NIKDY NIE NAOPAK !!!!

Čo sa týka vody, na výrobu mydla je najlepšia voda destilovaná, alebo dažďová, prípadne, ak viete, že máte vodu mäkkú, tak môže byť aj z kohútika. Je to preto, lebo tvrdá voda obsahuje rôzne minerálne zlúčeniny, ktoré môžu zčasti zreagovať s hydroxidom a oslabiť tak roztok na výrobu mydla. 
Aktualizácia 16.4.2012: Podľa experimentov z knihy K.M.Dunn Scientific Soapmaking, prítomnosť kovových zlúčenín vo vode (ako napríklad zlúčenín kalcia v tvrdej vode) takisto urýchľuje hydrolýzu mastných kyselín a tým pádom ich žlknutie. Tvrdá voda použitá v mydle teda bude urýchľovať žlknutie mydla a tvorbu nevzhľadných oranžových fľakov.


Oleje a tuky vo výrobe mydla

Mydlo sa dá vyrobiť z akéhokoľvek živočíšneho či rastlinného oleja alebo tuku (teda nedá sa vyrobiť z minerálneho oleja). Čo sa bude líšiť, sú jeho vlastnosti, ktoré sú priamo podmienené vlastnosťami/zložním použitých olejov a tukov. Ako som spomínala v úvodnej sekcii, sem patrí:

• pevnosť mydla
• schopnosť tvoriť mydlové bubliny
• trvácnosť mydlových bublín
• veľkosť bublín
• čistiaca schopnosť
• výživný efekt na pokožku

Vhodnou kombináciou olejov a tukov vytvoríte mydlo s požadovanými vlastnosťami. Nasledovná tabuľka zobrazuje, aké vlastnosti  poskytujú konečnému produktu jednotlivé oleje/tuky) .

Olej/tuk	SAP (KOH)	SAP (NaOH)	Tvrdosť	Čistiaca schopnosť	Schopnosť tvorby bubliniek	Stabilnosť peny	Výživný efekt na pokožku
Arašídový olej (peanut oil)	192.1	137.0	mäkké	ujde to	malá	vysoká	výborný
Avokádový olej (avocado oil)	187.5	133.7	mäkké	ujde to	veľká	nízka	najlepší
Jojobový olej (jojoba oil)	97.5	69.5	mäkké	ujde to	malá	vysoká	výborný
Kokosový olej (coconut oil)	268.0	191.1	tvrdé	výborná	veľká	nízka	vysušujúci
Kukuričný olej (corn oil)	192.0	136.9	mäkké	ujde to	malá	nízka	výborný
Kukujový orech (kukui nut oil)	190.0	135.5	mäkké	dobrá	malá	vysoká	výborný
Mandľový olej (sweet almond oil)	192.5	137.3	mäkké	dobrá	malá	vysoká	najlepší
Olivový olej (olive oil)	189.7	135.3	mäkké	dobrá	malá	nízka	výborný
Palmový olej (palm oil)	199.1	142.0	tvrdé	výborná	malá	vysoká	nič moc
Repkový olej (canola/rapeseed oil)	174.7	124.6	mäkké	ujde to	malá	nízka	výborný
Ricínový olej (castor oil)	180.3	128.6	mäkké	ujde to	veľká	vysoká	výborný
Sójový olej (soybean oil)	190.6	135.9	mäkké	dobrá	malá	vysoká	nič moc
Slnečnicový olej (sunflower oil)	188.7	134.5	mäkké	ujde to	malá	nízka	výborný

Všimnite si, že tuky (kokosový olej, palmový olej) tvoria tvrdé mydlá, tekuté oleje zas mydlá mäkké.

POZOR, pevnosť mydla je ale ovplyvnená takisto použitým hydroxidom. Hydroxid sodný (NaOH) vytvára pevné mydlá, zatiaľčo hydroxid draselný (KOH) vytvára mydlá mäkké a lepšie rozpustné vo vode, preto sa používa na výrobu mydiel tekutých.

Vlastnosti olejov sú podmienené ich typom mastných kyselín a množstvom a typom nezmydliteľných látok, z ktorých sa skladajú. O tom podrobnejšie napíšem niekedy inokedy.

Použité oleje a tuky môžu mať rastlinný i živočíšny pôvod. Ja sa prikláňam k rastlinným olejom, a preto v celom svojom blogu budem používať len tieto. Existuje celá škála rastlinných olejov, a na vyrobenie kvalitného mydla nie je potrebný živočíšny tuk. Ak by ste to predsalen chceli vyskúšať, na internete nájdete množstvo receptov, hlavne v angličtine (hľadajte výrazy lard (sadlo), tallow (loj) a soapmaking). Inak z rastlinných olejov je loju a sadlu veľmi blízky zložením a tým aj svojim efektom v koncovom produkte palmový tuk.  

Povedzme, že ste si už vybrali kombináciu tukov a olejov a teraz chcete vyrobiť mydlo. Ako ale určíte množstvo potrebného hydroxidu na ich zmydelnenie? Na tento výpočet je dôležité poznať hodnotu zmydelnenia (saponifikačná hodnota - SAP) každého oleja v recepte.

Saponifikačná hodnota - SAP a výpočet množstva hydroxidu na zmydelnenie

Saponifikačná hodnota olejov určuje, koľko miligramov (mg) 100% hydroxidu draselného (KOH), treba na zmydelnenie 1 gramu oleja.  Každý olej má inú hodnotu SAP (pozrite si tabuľku vyššie, prvý stĺpec, pre zjednodušenie v druhom stĺpci uvádzam aj hodnoty prepočítané na NaOH), ktorá je závislá na jeho zložení.

Aktualizácia 16.4.2012: Aby som to vysvetlila podrobnejšie, vyššie sme si uviedli, že oleje a tuky sú zložené hlavne z triglyceridov - 3 mastné kyseliny na 1 molekule glycerolu.
Takže logicky potrebujeme 3 molekuly NaOH/KOH na zmydelnenie troch mastných kyselín z jedného triglyceridu, je tak?
Aby sme presne vedeli koľko molekúl NaOH potrebujeme, potrebujeme presne vedieť koľko triglyceridov v tuku máme! K tomu ale v tukoch sú ešte voľne pobiehajúce mastné kyseliny, nenaviazané na glycerol. A zatiaľčo zloženie NaOH je presne známe (nehovorím teraz o jeho čistote),   zloženie tuku sa mení. A mení sa nielen v závislosti od jeho typu, ale aj od poľa/plantáže z ktorých boli rastliny zozbierané, a takisto dátumu zberu . Preto sa hodnoty vypočítavajú ako priemer z dlhodobých pozorovaní.

Na základe hodnôt zmydelnenia sa dá vypočítať množstvo hydroxidu potrebného na akúkoľvek kombináciu olejov/tukov.

Pri výpočtoch množstva 100% hydroxidu sodného (NaOH) je potrebné si uvedomiť, že NaOH má v jednom miligrame hmoty viac molekúl než KOH. Jeho molekulárna hmotnosť je teda vyššia a preto ho stačí menej než KOH. Táto hodnota je presne 40/56.1 = 0.713. Touto hodnotou treba teda vynásobiť hodnotu SAP na výpočet množstva NaOH.

Príklad 1:  

V recepte používame 1000 g olivového oleja, ktorého SAP = 189.7 mg = 189.7 mg/1000 = 0.1897 g.

Teda na 100% zmydelnenie tohoto oleja teda budeme potrebovať 

189.7 mg/1000 * 1000g = 189.7 g  KOH,  ale iba  189.7g* 0.713 =137.0 g NaOH!

To je jednoduché, však? V prípade, že máte v recepte olejov viac, vypočítate potrebné saponifikačné hodnoty pre každý z nich a skombinujete ich v pomeroch olejov.

Príklad 2:

V recepte používate  500 g olivového oleja, 250 g kokosového tuku, a 250 g palmového tuku.

SAP Olivového oleja      189.7g / 1000 * 500g = 95.1g KOH * 0.713 =  68.5g NaOH 

SAP Palmového oleja     199.1g / 1000 * 250g = 49.8g KOH * 0.713 =  35.5g NaOH 

SAP Kokosového oleja  268.0 g / 1000 * 250g = 67.0g KOH * 0.713 =  47.8g NaOH

________________________________________________________________

Dohromady potrebujete na zmydelnenie tejto zmesi olejov 213g KOH   alebo 213g*0.713=151.8g NaOH

KOH používate v prípade, že chcete vyrobiť tekuté mydlo, NaOH v prípade, že chcete vyrobiť mydlo pevné. 
Kombinácia KOH a NaOH sa používa pri výrobe mydla krémového.


Teraz, keď už viete ako funguje výpočet, môžete sa ponoriť do sveta výroby vlastných receptov!

Dobrá správa je, že existuje množstvo online kalkulátorov na výpočet hydroxidu na základe pomerov olejov, ktoré chcete používať, a mnohé z nich majú omnoho viac funkcií. Napríklad odhadnú koncové vlastnosti Vášho mydla, čím Vám umožnia recept prispôsobiť podľa Vašich požiadaviek.

Ja používam SoapCalc. Dá sa tam nastaviť a sledovať úplne všetko. Po vyplnení zložiek a pomerov sa dá v bode číslo 5 (v tabuľke naľavo) sledovať hodnota vlastností, ktoré mydlo bude mať. Ak umiestnime kurzor nad hodnotu, zobrazí sa vysvetlenie a interval hodnôt.

Nakoniec treba kliknúť v položke číslo 8 (vpravo dole) na "1. Calculate recipe" - toto spočíta množstvo NaOH, no a na zobrazenie výsledkov treba kliknúť na "2. View or print recipe". Recept sa otvorí v novom okne prehliadača.
Vyrobila som tiež videonávod na jeho používanie.

Dôležité!!!!! Saponifikačné hodnoty pre KOH a NaOH platia pre 100% koncentrované hydroxidy - teda v pevnom skupenstve. KOH je výnimka, pretože sa predáva pevný v 85%-90% koncentrácii, viď nižšie. V prípade KOH alebo ak ste zakúpili priamo roztok hydroxidu vo vode, musíte množstvo použitého roztoku prispôsobiť jeho koncentrácii!!!!!!

Príklad:

Vyššie sme si spočítali,že na zmydelnenie 1000g olivového oleja potrebujeme 137.0g 100%NaOH. Doma ale máme k dispozícii len 30% roztok NaOH (kúpili sme ho tak v obchode napríklad). To znamená, že 1g roztoku obsahuje len 30% NaOH, teda 0.3g NaOH. Potrebujeme 137.0g NaOH, teda 137.0g / 0.3g = 456.7g 30% roztoku NaOH.

Tento vzťah môžeme zovšeobecniť do formulky:

M  - je vypočítaná hmotnosť 100% hydroxidu potrebného na zmydelnenie

X  - je % roztoku hydroxidu, ktorý máme

Hmotnosť X% roztoku = M * 100/ X

Teda v našom prípade

Hmotnosť 30% roztoku = 137,0g *100/30 = 456.7g

Literatúra:
(1) Garzena Patrizia, Tadiello Marina: Il tuo sapone naturale. 2009. Fabrizio Comolli. Milano.
(2) Susan Miller Cavitch: The Soapmaker's Companion. 1997. Storey Publishing. North Adams. MA, USA.


Zoznam odkazov:

• http://candleandsoap.about.com/od/soapmakingoils/tp/qualitiesofsoapmakingoils.htm  - viac o vlastnostiach jendotlivých olejov (a viac olejov)
• http://candleandsoap.about.com/od/soapmakingbasics/u/soapuserpath1.htm#s2 - tipy, triky, návody, videá
• http://home.earthlink.net/~skinesscentuals/index.html - pekný blog o výrobe mydla, výborne popísané esenciálne oleje a princípy tvorby zmesí vôní, plus vlastné skúsenosti s výrobou jednotlivých typov mydla