Metodica n° 13: Saponificazione

Richiami teorici

I tensioattivi sono tutte quelle sostanze che sciolte in acqua ne abbassano la tensione superficiale. Hanno questa proprietà le sostanze organiche nella cui molecola troviamo due zone: una idrofila che tende a legarsi con l’acqua e una lipofila a cui “piace” il grasso. I tensioattivi sono sostanze dotate di proprietà detergenti e solubilizzanti, schiumogene.

Il sapone, dal punto di vista chimico, è un sale ottenuto dalla reazione (detta di saponificazione) tra un grasso (per esempio olio vegetale) e una base (per esempio l’idrossido di sodio). Le molecole di sapone hanno un estremo non solubile che può legarsi coi grassi (“catturandoli”), detto coda idrofoba, e un estremo solubile che si lega facilmente all’acqua (ecco perché il sapone si scioglie in acqua), detto testa idrofila.

Reazione di saponificazione:

L’azione detergente del sapone è determinata dalla struttura molecolare dello stesso: lo sporco grasso viene aggredito dalle code lipofile e ridotto in particelle ove le stesse code affondano; le particelle sono disperse nell’acqua per mezzo delle teste idrofile. L’azione meccanica porta al completo distacco dello sporco.

LO SCONTO DELLA SODA

Nessun saponaio usa la quantità di soda esatta richiesta per saponificare interamente i grassi: per motivi di sicurezza, e soprattutto per garantire che il sapone non sia aggressivo per la pelle, si preferisce procedere al cosiddetto sconto della soda.

 

Questa operazione, che viene effettuata in percentuale sul peso della soda, consente di ottenere sapone nel quale, essendo l’alcale meno concentrato, il pH risulta più basso e dunque molto più adatto alla pulizia della pelle.

 

Prima di procedere con lo sconto della soda è necessario sapere che ogni grasso ha uno specifico coefficiente di saponificazione, che si può trovare abbreviato in SAP; in chimica, questo valore corrisponde alla quantità di idrossido di sodio (o di potassio) necessaria per trasformare in sapone un grammo di quel grasso.

 

Poiché l’olio d’oliva ha un coefficiente NaOH pari a 0,134, se vogliamo sapere quanta soda ci serve per saponificarne un intero chilo (e farne saponette) devo moltiplicare 0,134 per mille: il risultato è 134 grammi.

 

La formula per calcolare il peso della soda scontata (ossia la quantità ridotta da utilizzare) è la seguente:

 

  • Peso della soda scontata = [ SAP totale · (100 – sconto)] / 100

dove a SAP totale si sostituisce il peso della soda trovato come scritto in precedenza.

N.B. In questo calcolo non vanno inclusi gli oli essenziali e gli oli fragranti (fragranze) perché non sono grassi e quindi non saponificano. Il fatto che si chiamino “oli” non deve indurre in confusione.

Volendo scontare la soda del 6% l’operazione finale per determinare la quantità di soda scontata sarà pertanto:

  • Peso della soda scontata al 6% = [ 134 grammi · (100 – 6)] / 100

ovvero:

  • Peso della soda scontata al 6% = 134 grammi · 94 / 100 = 125,96 grammi

Metodi di lavorazione

  • Metodo a caldo: si ricorre a una fonte di calore esterna per velocizzare la reazione di saponificazione e farla avvenire quasi completamente.
  • Metodo a freddo: sfrutta unicamente il calore naturalmente prodotto dalla reazione chimica (esotermica).

N.B. Ci sono tre condizioni essenziali per ottenere risultati di qualità dal metodo a freddo:

  • Pesare in modo esatto gli ingredienti fondamentali: grassi, soda caustica, acqua;
  • Fare attenzione alle temperature di miscela perché la reazione chimica abbia sufficiente “energia” per svilupparsi;
  • Isolare bene il sapone nella prima fase del tempo di cura perché il calore naturale della reazione chimica non si disperda.

Gelificazione

Appena versato nello stampo, il sapone ha bisogno di essere tenuto al caldo: solo così la reazione chimica potrà andare avanti e completare la metamorfosi del grasso e della soda. Se l’isolamento è efficace, il sapone raggiunge la fase di gel: la mistura si scalda e si rapprende, fino a diventare lucida e brillante con consistenza gelatinosa. Durante la fase di gel, il calore naturale si sviluppa dal centro della miscela e si irradia verso l’esterno, sino a raggiungere il bordo dello stampo. I saponi che sono andati in gel sono completamente saponificati nel momento in cui si solidificano: questo significa che non contengono più tracce di soda caustica libera. I saponi che non attraversano la fase di gel richiedono invece tempi di stagionatura molto più lunghi per essere sicuri che la saponificazione si sia completata.

Solidificazione

Passata la fase di gel, il sapone inizia pian piano a solidificarsi. Dopo 24 ore si può sollevare la coperta e vedere che l’impasto sarà diventato solido. Si potrà togliere dallo stampo almeno dopo una settimana per evitare che il sapone si sfaldi o si screpoli.

Metodica di laboratorio

  • Scopo dell’esperienza: Preparare il sapone partendo da un semplice estere di acido grasso, l’olio d’oliva.

  • Materiale occorrente:

    • 1 becher da 100 mL (per l’acqua)
    • 1 becher da 100 mL (per la soda)
    • 1 becher da 200 mL (per l’olio)
    • 1 bacchetta di vetro (per fare scivolare la soda evitando gli schizzi e per agitare il composto)
    • 2 termometri
    • 1 spatolina
    • 1 becher di plastica da 600-800 mL
    • 1 frullatore ad immersione
    • 1 panno (di cotone/lana)
    • Stampi in silicone
    • Guanti
    • Camice
    • Occhiali protettivi

    Strumenti:

    • Piastra termica
    • Bilancia tecnica

    Sostanze:

    • 100 g di olio d’oliva
    • 12,8 g di soluzione di soda caustica scontata del 6% (idrossido di sodio)
    • 30 g di acqua distillata
  • Valutazione dei rischi:

    L’idrossido di sodio: provoca gravi ustioni, in caso di contatto con gli occhi lavare immediatamente e abbondantemente con acqua e consultare il medico, togliersi di dosso immediatamente gli indumenti contaminati, non gettare i residui nelle fognature, tenere lontano da sostanze esplosive, evitare l’urto e lo sfregamento, usare indumenti protettivi adatti (camice), usare guanti adatti, proteggersi gli occhi / la faccia (occhiali).

  • Procedimento:

    1. Preparazione della soluzione di soda caustica scontata del 6%
    • Indossare guanti e occhiali protettivi e, tramite una spatolina, pesare nel becher 12,8 g di NaOH utilizzando la bilancia tecnica.

    • Pesare nel becher 30 g di acqua distillata.

    • Andare sotto cappa aspirante e posare il becher con l’acqua; quindi, versare poco alla volta la soda nel becher.

    Attenzione:
    la temperatura raggiunge circa 80°C; evitare gli spruzzi, la soda è corrosiva. Tenere la testa lontana dal becher!

    • Mescolare fino a quando la soluzione diviene trasparente e, quindi, la solubilizzazione è completa.
    • Lasciare il becher nella propria postazione di lavoro, agitando ogni tanto la soluzione, fino al raggiungimento di 45°C.
    1. Riscaldare i grassi
    • Pesare 100 g di olio d’oliva direttamente nel becher (dopo avere effettuato la tara sulla bilancia tecnica).
    • Mettere il becher sulla piastra termica e mescolare continuamente con il termometro. Fare attenzione che il grasso non si surriscaldi; quindi, tenere sotto controllo la temperatura e, intorno ai 45°C, togliere il becher dalla piastra, continuare ad agitare la soluzione e controllare che la temperatura finale sia di 45°C.
    1. Versare la soluzione caustica nei grassi
    • Usando il termometro, controllare la temperatura della soda caustica e poi tornare a verificare quella dei grassi; quando entrambe le temperature saranno a circa 42-45°C versare l’olio nel becher di plastica da 600-800 mL, e successivamente, lentamente, la soluzione caustica nell’olio.
    • Con la bacchetta di vetro mescolare con ritmo costante, evitando schizzi, sino a quando i due liquidi non saranno del tutto incorporati. A questo punto è possibile passare al frullatore ad immersione.
    • Appoggiare il frullatore sul fondo del becher e mescolare il composto a frullatore acceso per 2-3 minuti. Spegnere il motore e con la bacchetta di vetro togliere il sapone rimasto sul frullatore e tenere in movimento la miscela con la bacchetta di vetro.

    Perché la reazione chimica proceda, infatti, è necessario che grassi e soda vengano tenuti in veloce e costante movimento in modo da formare un’emulsione. Solo così gli ioni della soda, liberati dalla soluzione con l’acqua, possono “catturare” meglio le molecole di grasso e trasformarle in sale – sapone.

    1. Il nastro
    • Mentre la miscela viene frullata e mescolata diventa man mano più densa e opaca. Dallo stato liquido iniziale si passerà ad una specie di crema, che, ad un certo punto, comincerà a fare il nastro.
    • Il nastro (una condizione che si verifica quando la soda e gli oli riescono a stabilire il primo legame tra di loro) sarà raggiunto quando, facendo colare un po’ di miscela dal frullatore, questa non sparirà subito nel becher, ma resterà in evidenza, lasciando una goccia o una traccia in rilievo sulla superficie del sapone (il sapone improvvisamente da liquido diventa denso e assume un aspetto simile ad una besciamella).
      Il tempo per arrivare al nastro dipende da molti fattori e può variare da qualche minuto a diverse ore, a seconda se si usa un frullatore o si mescola con una frusta, oppure in base al tipo di ricetta. In genere, i saponi che contengono molti oli insaturi impiegano di più a fare il nastro invece di quelli che hanno un alto contenuto di grassi saturi.
    1. Dopo il nastro
    • Versare subito il sapone negli stampi distribuendolo in modo uniforme, e aiutandosi con la bacchetta di vetro, cercare di riempire anche gli angoli.
    • Battere la bacchetta un po’ dentro gli stampini per eliminare eventuali bolle d’aria interne.
    • Alla fine livellare il sapone negli stampi, togliendo la parte in eccesso, con la bacchetta di vetro.
      ATTENZIONE: in questa fase il sapone è ancora caustico!
    1. Gelificazione
    • Mettere uno strato di pellicola trasparente sugli stampi e coprire con un panno;
    • Mettere a riposare in un luogo sicuro per almeno 48 ore.
    1. Solidificazione
    • Passata la fase di gel, il sapone inizia pian piano a solidificarsi. Dopo 24 ore si può sollevare la coperta e vedere che l’impasto sarà diventato solido. Si potrà togliere dallo stampo almeno dopo una settimana per evitare che il sapone si sfaldi o si screpoli.
    1. Stagionatura, conservazione e confezione
    • Una volta sformato, il sapone deve stagionare, in ambiente fresco e ventilato, dalle quattro alle otto settimane (in genere più è alta la percentuale di grassi insaturi, più lunga sarà la stagionatura).
    • Disporre le saponette su un foglio di carta da pacchi bianco, oppure su del cartone non colorato e girarle di tanto in tanto. Durante la stagionatura, il sapone assume il suo colore definitivo e, man mano che l’acqua evapora, diventa sempre più compatto e liscio.
    • Il sapone finito si conserva in un ambiente fresco, ben ventilato, al riparo da polvere, umidità, luce diretta e calore. Per confezionarlo sarebbe meglio scegliere materiali naturali che gli permettano di respirare e non facilitino la formazione di muffe.