3.Sabun nedir? Sabunun Öyküsü Sabun Kimyası Sabun Nasıl Yapılır? Üretim- Kalıp Sabunları...11

Transkript

1

2 İÇİNDEKİLER 1.Teşekkür Önsöz Sabun nedir? Sabunun Öyküsü Sabun Kimyası Sabun Nasıl Yapılır? Sabun Çeşitleri Üretim- Kalıp Sabunları Sabunlaştırma Teknolojisi Sabun Üreten Bilim Adamları Sonuç Kaynakça...16

3 1.TEŞEKKÜR Çelikbilek sabun fabrikasının şefi Haşim Bey e, ailelerimize ve Fen Bilgisi Öğretmeni Adalet DOĞAROĞLU na katkılarından dolayı teşekkür ederiz.

4 1

5 3. SABUN NEDİR? Sabun halk dilinde yağlı, kirli şeyleri temizlemek için kullanılan bir maddedir. Kimya bakımından sabun; yağ asitlerinin ya sodyum, ya da potasyum tuzlarından meydana gelen bileşiklerdir. Sabunun temizleme etkisi çok gelişmiştir. Ve bu 3 özellikten ileri gelir: 1. Sabun moleküllerinin yapısı hem suyla, hem de yağlarla birleşmeye karışmaya yatkındır. Bundan dolayı bir yüzey üzerindeki yağlı kirleri sulu ortam içinde kolayca çekebilirler. 2. Sabun baz özelliğinde bulunması dolayısıyla deri, kumaş, v.b gibi yıkanan şeyleri yumuşatır ve kirlerin çıkmasını kolaylaştırır. 3. Yağ asitleri sulu ortam içinde çekilmiş olan yağlı kirlerle birleşerek kendilerinden çözelti içinde çökerler. Dolayısıyla temizlik yapılıp bittikten sonra sabunlu suyun dibine çöken tortu bunlardır. 3

6 4. SABUNUN ÖYKÜSÜ İnsan temizliğinin başlangıcı tarih öncesi zamanlara kadar uzanır. Su, yaşam için vazgeçilmez bir madde olduğundan beri, ilk insan toplulukları devamlı su kenarlarında yaşadılar. Kuvvetli bir olasılıktır ki, bu ilk insanlar suyun temizleme özellikleri hakkında bazı şeyler biliyorlardı. Eski Babil kazıları sırasında bir toprak vazo içinde bulunan sabuna benzer bir madde, sabun yapımının M.Ö yılı öncesinde bilindiğin bir kanıttır. Bu toprak vazo üzerindeki yazıtlar, küllerle yağların kaynatıldığını anlatır. Bu da bir sabun yapma metodudur. Fakat buradaki ifade, anladığımız anlamda bir sabun ifadesi değildir. Bu ancak saça şekil veren maddelerin yardımcıları olarak kullanılan maddeleri ifade etmektedir. Kayıtlar, eski Mısırlıların düzenli bir şekilde banyo yaptıklarını gösteriyordu. Eber papirüsündeki bir tıp dokümanında, yıkama için olduğu kadar, cilt rahatsızlıklarının da iyileştirilmesi için, hayvansal ve bitkisel yağların kombinasyonu sonucu oluşan sabuna benzer bir madde yapısının tanıtımını anlatır. Yaklaşık aynı zamanda, Musa İsraillilere kişi temizliği ile ilgili kuralları yazılı bir şekilde detaylandırdı. Aynı zamanda, dini sağlık ve sağlıkla, temizliği ilişkili hale getirdi. Kutsal kitaplarındaki açıklamalardan kül ve yağın karışımından oluşan bir çeşit saç telini bildikleri anlaşılmaktadır. İlk Yunanlılar, estetik nedenlerden dolayı banyo yaptılar, muhtemel olarak sabun kullanmadılar. Sabun yerine, toprak, çamur, süngertaşı ve külden oluşan bir kalıp ile vücutlarını temizlediler. Sonra, sıvı bir yağ ile kendilerini yağladılar ve hamam kaşağısı olarak bilinen metal bir alet ile, kir ve yağı vücutlarından kazıyarak çıkardılar. Elbiselerini sabunsuz olarak derelerde yıkadılar.sabun, ismini eski bir Roma hikayesine göre hayvanların kurban edildiği sapo dağından almıştır. Yağmurları yıkadığı erimiş hayvansal katı yağlar ve odun küllerinden oluşan karışım, tiber nehrine bir çamur halinde akıyordu. Kadınlar, bu çamur karışımının,çok daha az kuvvet harcayarak yıkama, temizleme işlemlerini gerçekleştirdiğini buldular. Eski Almanlar Fransızlar keçi donyağından ve külden yapılmış ve sabun olarak adlandırılan bileşiğin bulunması ile, bu bileşiği saçlarını hafif kırmızıya boyamada kullandılar. 4

7 İleri düzeydeki eski Roma medeniyeti de banyoyu kullanıyordu. İlk meşhur su kemerli Roma hamamı, yaklaşık M.Ö. 312 yılında inşa edilmişti. Hamamlar çok popüler hale gelen çok lüks yıkanma yerleri idi. M.S. ikinci yüzyılda, Yunanlı fizikçi GALEN, hem tıbbi hem de temizlik amaçlı olarak sabunu önerdi. M.S. 467 Romanın yıkılmasından sonra, banyo alışkanlığında bazı değişiklikler olmuştur. Avrupa nın çoğu, halk sağlığı üzerine pisliğin etkisini hissetti. Bu kişi temizlik ihtiyacı, ve gayrı sıhhi yaşam şartları ile ilgili olarak, 14. Y.Y. büyük kitleler halinde ölümlere neden olan Veba nın diğer bir deyişle kara ölümün büyük etkisi olmuştur. Buma rağmen 17. Y.Y a kadar Avrupa nın çoğunda, banyo yapmak ve temizlenmek o kadar popüler değildi. Ve ortaçağ dünyasında, hala kişisel temizlik gerektiği gibi önemsenmiyordu. Diğer bir yörede, ortaçağda Japonya da günlük banyo bilinen bir adetti. Ve İzlanda da, sıcak kemer suları ile ısıtılan havuzlar, Cumartesi akşamları popüler toplantı yerleri idi. Sabun yapımı, Avrupa da 7. Y.Y da kurulmuş ve sanat haline getirilmişti. Sabun yapımı esnaf birliği, sabun yapımını, ticari sırları olarak çok sıkı şekilde korumuşlardır. Zamanla, banyo ve çamaşır amaçlı olduğu gibi traş ve şampuan amaçlı çok değişik çeşitle sabun piyasada mevcut hale getirilmiştir. İtalya, İspanya ve Fransa zeytin ağaçlarından zeytinyağı gibi ham maddeleri elde ettiklerinden dolayı ilk sabun yapma merkezleridirler.ingilizler 12: Y.Y da sabun yapımına başlamışlardır de sabun yapım işi İngiltere de çok iyi durumda idi. Kral James, sabun yapımcılarına yılda $ bağışladı. 19. Y.Y içinde sabun, birkaç ülkede Lüx bir madde olarak, ağır bir şekilde vergilendirildi. Bu yüksek vergi kaldırıldığında, sabun herkes için mevcut hale geldi. Böylece temizlik standartları yükseldi. 5

8 4.1.SABUN KİMYASI Sabun,yağ asitlerinin suda çözünen sodyum ve potasyum tuzlarıdır.sabunlar,katı sıvı yağların ya da onların yağ asitlerinin,kimyasal olarak güçlü bir alkali ile etkileşimi sonucu oluşur. Katı ve sıvı yağlar Sabun yapımında kullanılan katı ve sıvı yağlar,hayvansal ya da bitkisel kökenlerden gelmelidir.her bir katı ve sıvı yağ.birkaç farklı trigliseridin karışımından yapılmıştır. Bir trigliserid molekülünde,üç yağ asid molekülü,bir gliserin molekülüne bağlanmıştır.bir çok tip trigliserid vardır. Her bir tip kendi yağ asitleri kompozisyonundan ibadettir.yağ asitleri,katı ve sıvı yağların komponentleridirler ve sabun yapımında kullanılırlar.onların iki kısımdan oluşan zayıf asitlerdir. Alkali Alkali, sodyum ya da potasyum gibi bir alkali metalin,çözünen tuzudur.sabun yapımında kullanılan alkaliler,işletmelerin küllerinden elde ediliyordu, fakat şimdi onlar ticari olarak yapılıyorlar.bugün kimyasal bir bileşen olarak tanıtılan alkali terimi,bir asidi nötralize eden ve onunla reaksiyona giren madde olarak bilinir.(bir asidin tersi)sabun yapımında kullanılan çok bilinen alkaliler,sodyum hidroksit (NaOH) aynı zamanda kostik-soda olarak da anılır, ve potasyum hidroksit (koh)aynı zamanda kostik potas olarak da anılır. 6

9 5. SABUN NASIL YAPILIR? Katı ve sıvı yağların sabunlaştırılması, sabun yapım işleminde çok yaygın olarak kullanılır. Bu metot da, katı ve sıvı yağlar ısıtılır.ve sıvı alkali ile, sabun, su ve gliserin elde edilecek şekilde reaksiyona girer. Diğer başlıca sabun yapım işlemeler,yağ asitlerinin bir alkali ile nötralizasyonudur. Katı ve sıvı yağlar, ham yağ asidi ve gliserin elde edecek şekilde yüksek basınçta buhar ile hidrolize edilirler. Buna parçalama işlemi de denir. Yağ asitleri daha sonra destilasyon ile saflaştırılır.sabun ve su elde edecek şekilde bir alkali ile nötralize edilir. Kullanılan nötralize alkali sodyum hidroksit olduğu zaman, bir sodyum sabunu oluşur. Sodyum sabunları set sabunlardır. Çubuk ( kalıp ) sabunlar, sert sabunlardır.kullanılan alkali potasyum hidroksit olduğu zaman, bir potasyum sabunu oluşur. Potasyum sabunu daha yumuşaktır. ( arap sabunu ) ve bazı el sabunları ve tıraş kremlerinde kullanılır. Sabun molekülünü ucunda ki karboksilat suya doğru çekilir. Bu yüzden karboksilat kökü hidrofiliktir. ( suyu seven ). Hidrokarbon zinciri yağ ve kire doğru gelir ve su tarafından itilir. Hidrokarbon zinciri haidrofobiktir ( suyu sevmeyen ). 7

10 Su Sertliği Temizleme Hareketini Nasıl Etkiler Sabun iyi bir temizleme ajanıdır.ancak sert sularda kullanıldığında, etkinliği azalır. Sudaki sertlik, mineral tuzların oldukça fazla yıkama ortamında bulunmasına neden olur. Başlıca sertlik veren Tuzlar;kalsiyum ( Ca ), magnezyum ( Mg ), bazen demir ( Fe ) ve mangan ( Mn). Mineral tuzlar, sabun ile reaksiyona girerek, sabun film tabakası ya da çamur olarak bilinen çözünmeyen bir çökelek oluşturur. Sabun filmi kolaylıkla durulanıp uzaklaştırılamaz. Kumaşların üzerinde kalarak kumaşı sert hale getirir. Aynı zamanda, küvetlerde, çamaşır makinelerinde ve lavabolarda birikip kalır. Bir miktar sabun, bir film tabakası oluşturacak şekilde, sert su minarelleri ile reaksiyona girmek için kullanılır. Bu da temizleme işleminde sabun kaybı demektir. Bazen çamaşırlar, sert olmaya yumuşak sularla dahi yıkansalar, yinede bazı sertlik veren minareller, kumaş üzerindeki kirlerden gelir. Sabun molekülleri, değişik dokulardaki kumaşların yıkanmasında, yıkama sıcaklıkları ve su şartlarına adapte olabilecek etkinliğe sahip değillerdir. 8

11 6. SABUN ÇEŞİTLERİ Sabunların yapıldığı maddelere, kullanılacağı işlere göre, çeşitli türleri vardır. Başlıcaları şunlardır: Çekirdek Sabunlar: Gerek katı, gerek sıvı yağların, ya da yağ asitlerinin sodyum hidroksitle, soda ile sabunlaştırılmasından elde edilen reçinesiz sabunlardır. İçinde sodyum silikat, ya da benzeri doldurma maddeleri bulunmaz. Bunlar iyi cins çamaşır, banyo sabunlarıdır. Reçineli Sabunlar: Özellikleri yukarıdaki sabun çeşidinin özellikleri ile aynıdır. Ancak içinde %20 reçine bulunur. Katı Tutkal Sabunlar: Bu sabunlar yapım sırasında çözeltiden ayrılmadan tamamiyle tuzlanıp dondurulur. Serttir, çok iyi köpürür. Yapım sırasında verim de çok yüksektir: 100 kg yağdan kg sabun elde edilir. Yalnız bu sabunlar dayanıksızdır, çok çabuk erir. Ayrıca bu sabunlar hile yapılmasına da elverişlidir; içine çok kolaylıkla doldurma maddeleri katılır, dış görünüşleri değişmez. Verimleri % e kadar çıkabilir. Tuvalet Sabunları: Çekirdek sabun yapımının aynısıdır. Ancak, kullanılan ham maddeler en iyi cinsten seçilir. Kolay köpük vermesi %10-15 koko yağı, ayrıca biraz potasyum hidroksit katılır. Elde edilen ham sabun rendelenir, kurutulur, %8-15 nemli haldeyken, içine, renk, koku verici cildi yumuşatıcı maddeler katılarak uzun kalıplara bastırılır. Saydam Sabunlar: Bunlar, koko tutkal sabunlardır İçine ya alkol ile gliserin ya da şeker, soda katılarak yapılır. Sıcak sıvı halindeyken birden bire soğutularak kurutulur, kalıplara bastırılır. Arap Sabunları (Yumuşak Sabunlar) : Bunlarda tutkal sabunlarıdır. İçinde bezir yağı da bulunabilir. Bu sabunlar tuzlanmadan dondurulur, pomat kıvamında kullanılabilir.renkleri, kokuları yapıldıkları yağa göre değişir, ya saydam ya da yarı saydamdırlar, yazın kullanacaklara,yapılırken içine biraz sodyum hidroksit katılarak, sıcaktan erimelerini sağlar. 9

12 Tıraş Sabunları: Saf stearinden yapılır. İyi, bol köpük vermesi için biraz Kolti katılır. Sabun Tozu: Ya saf sabun tozu, ya da içine soda, perborat gibi bazı maddeler katılmış olarak, çamaşır yıkama tozları halinde kullanılır.sabun tozu yapmak için kolay akar hale getirilmiş sabun ince emziklerden sıcak bir püskürtülür,sabun tanecikleri kuruyarak toz haline gelir. Çözücü Sabunlar: İçlerinde yağların çözen bir organik çözücü bulunur.çok kirli yağlı dokuların yıkanmasında kullanılır. Dış görünüşleri bakımından set sabunlara benzerler.kireçli sulara daha dayanıklı olan bu sabunların yapımı da kolaydır.içinde çözücüler başlıca şunlar olabilir:petrol, isopropil alkol, butil alkol, aseton, heksalin, terebentin, benzin, toluen, kloroform triklor etilen karbon tetraklorür, dekalin vb... 10

13 ÜRETİM Sabun üretimi, işleme ve ambalajlama operasyonlarınsan ibaret geniş bir makine parkına sahiptir. Bu işlemelerin kompleksliği ve ölçüsü, birkaç kişilik küçük işlemelerden, bir kaç bin kişinin çalıştığı büyük işlemelere göre sınıflandırılıp, değerlendirilir. Temizlik amaçlı üretilen maddeler, prensip olarak 3 yapıda elinize ulaşır; kalıp (ya da çubuk), toz ve sıvı. Biz burada kalıp sabun üretiminden bahsedeceğiz. KALIP SABUNLAR Çok bilinen geleneksel kalıp sabunlar, katı ve sıvı yağların, ya da onların yağ asitlerinin, suda çözünen inorganik bir baz ile reaksiyon vermesi ile yapılır.temel katı yağ kaynakları; sığır ya da koyun iç yağı, palm yapı, koko yağı, palm çekirdeği yağı prensip olarak sabun yapımında kullanılan yağlardır.hammaddeler, en son elde edilecek kalıp sabunda, istenilen renk ve koku özelliklerini sağlamak için, buna neden olan maddelerin uzaklaştırılmasına yarayan ön muamele işlemlerine tabi tutulabilir.daha önce sabun yapım kimya proseslerini, katı ve sıvı yağların sabunlaştırılması ve yağ asitlerinin nötralizasyonu olarak tanımıştık. Sabun, 2.Dünya savaşı sonrası kontinü (sürekli) prosesler geliştirilinceye kadar, kesikli (batch) kazanda kaynatma metodu ile yapılıyordu. Bugün esneklikleri, hızı ve ekonomiklikleri nedeni ile sürekli çalışan prosesler tercih edilmektedir. 11

14 8. SABUNLAŞTIRMA TEKNOLOJİSİ Doğal hammaddelerden (nötr katı ve sıvı yağlar ve bunların türevleri)başlayarak hem tuvalet sabunu ve hem de çamaşır sabunu kalitesinde sabun üretim için üç temel yol vardır; -Nötr Katı ve Sıvı Yağların Doğrudan Doğruya Sabunlaştırılması -Yağ Asitlerinin Nötralizasyonu -Metilesterlerin Sabunlaştırılması Birinci yol;sabunu ve sulu solisyonda %20-25 konsantrasyonda ham gliserin olan yan ürününü elde etmek için,nötr katı ve sıvı yağların (önceden rafine edilmiş)doğrudan doğruya sabunlaştırılmasını içine alır.bu esasta piyasada hem sürekli olan hem de olmayan pek çok farklı proses mevcuttur. Bu proseslerin hepsi aşağıda temel etaplardan geçerek gerçekleşir: -Sabunlaştırma -Sabunu rafine etmek ve ham gliserini ayırmak için bir kostik soda ve sodyum klorür sulu solüsyonuyla(kostik çözelti)sabvun yıkama -Katı sabunu elde etmek için vakumla sabun kurutma -İstenilen biçim ve boyutta sabun kalıplarını elde etmek için son sabun yapma etabı. Ayrıca,geri kazanılan gliserin-kostik solüsyonunun saflaştırılması.konsantre edilmesi(suyu buharlaştırarak ve sodyum klorür ayırarak)ve son olarak çesitli kalitelerde saf gliserinin elde edilmesi için distile edilmesi gerekmektedir. Başlangıçta gerekli olan daha yüksek yatırım bedeline karşın, distile edilmiş gliserin değerli bir yan ürün olup proses maliyetlerinin karşılaştırılmasında bunun önemi tam olarak değerlendirilmelidir. Bu tür bir proses için seçilen hammaddeler genellikle, mumyağı ile hindistan cevizi yağı veya hurma çekirdeği yağının karışımından oluşur. Spesifik pazar koşullarında, hurma stearini ve hurma çekirdeği yağı veya diğer bitkisel yağların uygun damıtık maddeleri gibi,farklı hammadde karışımları da benimsenmektedir. Sabun üretimi için alternatif bir proses kostik soda ile yağ asitleri nötralizasyonunu içine alır. Bu proseste, uygun kompozisyonlardaki yağ asidi harmanları, doğrudan doğruya kurumaya ve son şekillendirmeye hazır saf sabunu elde edecek şekilde kostik soda İle nötr alize edilir.yağ asitleri sınai olarak genellikle nötr katı ve sıvı yağların hidrolizasyonu yoluyla elde edilir ve genellikle iyi kalitede bir sabun elde etmek için bunların önceden bir distilasyonu işlenine tabi tutulmaları gerekir. 12

15 Bu proses,ayrıca yıkama etabını ya da gliserin,tağ asitlerinin üretim prosesi sırasında önceden ayrıldığından,gliserinin saflaştırılması,konsantrasyonu ve distilasyonu etabını gerektirmez.bu prosesin ekonomik açıdan çok daha düşük bir yatırım gerektirdiği açıktır,ancak öte yandan,daha pahalı hammadde (mumyağı,hindistan cevizi ve hurma yağı asitleri)kullanımı dezavantajına sahiptir ve yukarıda sözü edildiği gibi,değerli bir yan ürün olan gliserinin geri kazanılmasına olanak sağlamaktır. Bu iki yoldan birbirinin seçimi aynı yoldan genellikle ilgili hammaddelerin fiyatı ve piyasada bulunabilirliği ve yağ asitlerinin başlıca ürünlerinden biri olduğu komple bie oleokimyasal sınai komplekste sabvun üretiminin entegre bie proses olarak yapılması olanağı gibi projenin ekonomik açıdan fizibilitesini etkileyenspesifikyerel faktörlerin değerlendirilmesine bağlıdır. Üçüncü yol;yani metilesterlere dayanarak sabun yapma prosesi de,yukarıda sözü edilen faktörler tarafından etkilenmektedir;dünya çapında henüz bir kimyasal ürün olarak kabul edilmediğinden,sabun yapma teknolojisi alanındaki önemi.mesabunlaştırma etabını,nötr katı ve sıvı yağlardan başlayarak ME-üretme prostesiyle entegre etmek suretiyle artabilir. 13

16