محصولات پاک کننده شخصی: صابون قالبی bar soap
صابون قدیمی ترین عامل فعال سطحی (سورفکتانت) است. عقیده بر این است که بیش از 4500 سال است که استفاده می شود. منشأ بهداشت فردی به زمان ما قبل تاریخ بر می گردد، انسان های اولیه که گوشت را بر روی آتش می پختند، ممکن است ، با این موضوع مواجه شده باشند که پس از باران، کف عجیبی اطراف خاکستر آتش به وجود می آید و خاکستر موجب می شود که ظرف غذا و دست ها تمیز تر از حد انتظار شوند. در جوامع اولیه که نزدیک آبراهه ها، توسعه یافتند، مواد صابون مانندی که به نظر می رسد از گیاهانی چون نماسول صابونی و ریشه های آن، یوکا، دم اسبی، برگ های گل آویز، صابون و آگاو که همگی در نزدیکی دریاچه ها و کرانه رودها شکوفا می شوند ، مورد استخراج قرار می گرفت. بابلیان صابون را حدود 2800 سال پیش از میلاد ساخته اند. از نوشته ها چنین برمی آید که برای ساختن صابون چربی ها را با خاکستر می جوشاندند.
در فنیقیه حدود 60 سال پیش از میلاد، صابون را برای مقاصد نامعلوم که تصور می شود در پاکسازی الیاف منسوجات و آماده سازی برای لباس های بافتنی، حالت دهنده مو یا به عنوان دوا روی جراحت زخم بوده است، به کار می گرفتند . شواهد حاکی از آن است که مصریان به شیوه منظمی حمام می کردند و Ebexs papyrus یک سند پزشکی مربوط به زمان 1500 سال قبل از میلاد، یک ماده صابون مانند را که از ترکیب روغن های حیوانی و گیاهی با نمک های قلیایی بوجود می آمد، توصیف می کند که برای شستشو و یا درمان بیماری های پوستی به کار می بردند.
همچنین حضرت موسی (ع) در زمان خودش قوانین مبسوطی درباره پاکیزگی شخصی و سلامتی به بنی اسرائیل ارائه کرد و روایت های تورات نشانگر این است که یهودیان احتمالاً می دانستند که ژل مو با ترکیبی از روغن و خاکستر تولید می شده است. در حالیکه یونانیان نخستین، به دلایل زیبایی حمام می کردند، آنها بدن خود را با قطعات رس، شن، سنگ پا و خاکستر به جای صابون می شستند. وسیله ی فلزی به عنوان برس بدن، جهت زدودن روغن ها و خاکسترهای به کار رفته برای بدن های روغن مالی شده، استفاده می شده و چرک های بدن بطور آشکار با فرایند تراشیدن حذف می شده است.
د ر روم باستان، روغن ها، مرهم ها، اسانس های گیاهی و لوازم آرایش به میزان انبوه مصرف می شده است. اما هیچ نشانی از صابون و استفاده از آن به عنوان عامل پاک کننده وجود ندارد. در حالیکه آنان به استفاده از حمام های عمومی، بهداشت فردی شامل مالیدن بدن با روغن زیتون و شن و استفاده از یک بدن ساب (برس) برای تمیز کردن روغن، شن ، چرک ، چربی و سلول های مرده پوست بدن خود شناخته شده بودند.
به هر حال نام صابون به نظر می رسد مطابق افسانه روم باستان از mount sapo، جائیکه حیوانات قربانی می شدند منشأ گرفته است. باران از بالا ی این کوه با ترکیبی از روغن های حیوانی ذوب شده یا پیه و خاکسترهای چوب با خاک رس در طول رودخانه ی تایبر پایین می آمد ، زنانی که لباس ها را در رودخانه می شستند به طور آشکار متوجه می شدند لباس هایی که در معرض ترکیب صابونی، اسیدهای صابون ساز (اسید چرب) و قلیایی داخل آب رودخانه بودند، با اندکی تلاش خیلی سریع تمیز تر می شدند. صابونی شدن، یک عبارت شیمیایی برای واکنش تهیه صابون، نام این کوه را در روم، در بردارد.
شواهد موثق اولیه درباره صابون سازی در گزارش های تاریخ روم باستان یافته شده است. تاریخدان رومی به نام Pling the Elder تهیه (سنتز) صابون را از پیه بز و خاکسترهای چوب سوز آور توصیف می کند و بیان می دارد که برای سخت کردن صابون، نمک معمولی به آن افزوده می شود. رومی ها مدتها قبل از اینکه فرایندهای شیمیایی به طور کامل شناخته شوند، می دانستند با گرم کردن روغن بز و عصاره های خاکستر های چوب که دارای محصولات قلیایی به عنوان مثال پتاسیم هیدورکسید و پتاسیم کربنات است، موجب تولید صابون می شوند. واکنش اولیه هیدروکسید پتاسیم تشکیل می دهد، که موجب تجزیه ی گلیسریدهای چربی به اجزاء گلیسرین و اسیدهای چرب می شود. در فرایند، اسید چرب با قلیاهای قوی خنثی شده و واکنش به شکل نمک به پایان می رسد.
همچنین رومی ها از هیدروکسید سدیم که قلیایی قویتر از عصاره های خاکستر است، استفاده می کردند.
کلمه «lye» مرتبط با صابون و پروسه صابون سازی از طریق مسیر گسترده زبانشناختی شامل کلماتی از لاتین، یونان، انگلیسی کهن، ایرلندی کهن و دیگر زبانها به معنای کف، شستشو، حمام و حتی خاکستر می باشد.
در سال 79 بعد از میلاد ، شهر پومپی ایتالیا بعد از فوران آتشفشان مونت وزودیوس تخریب شد. جالب توجه است که در حفاری های این شهر کارخانه صابون سازی و قالب های صابون را که در گدازه های سخت شده، محافظت شده بود، آشکار ساخت."
صابون مورد استفاده به عنوان ابزار بهداشت فردی، در طول قرن های بعد از امپراطوری روم عمومیت یافت. تا قرن دوم بعد از میلاد، فیزیکدان یونانی به نام "Galen" ، صابون را برای اهداف و کاربردهای پاکسازی و دارویی پیشنهاد کرد، اگر چه حمام های اولیه روم تقریباً 312 سال پیش از میلاد ساخته شداه است اما آب آن از گذرگاه های گسترده تهیه می شد. سقوط امپراطور روم در 467 بعد از میلاد منجر به انحطاط و تنزل عادت های حمام و شستشو در اروپای غربی شد. صابون سازی اندک شد و استفاده از صابون برای شستشوی عمومی در دوره تاریک اروپا به حداقل رسید. در دوره های بعد در طول قرون وسطی بود که حمام کردن دوباره رایج شد.
بیشتر مورخان فقدان پاکیزگی فردی و شرایط غیر بهداشتی را به شیوع بیماری گسترده طاعون قرون وسطی، به ویژه شیوع مرگ سیاه قرن چهاردهم مرتبط می دانند. در این زمان خزینه های باقی مانده بسته شد، زیرا فرمانروایان می پنداشتند که آنها شیوع دهنده بیماری هستند. در طول رنسانس، مردم ترجیح می داند بوی بدن خود را با استفاده از بوهای تند به جای حفظ پاکیزگی بپوشانند.
به هر حال حمام کردن روزانه یک عادت عمومی در ژاپن و حمام کردن هفتگی در چشمه آب گرم در ایسلند در طول قرون وسطی رایج شد. بعضی عقیده دارند که مردم نژاد سلت صابون سازی را کشف کردند. بیشتر مورخان بر این باور بودند که احتمالاً به خاطر مراوده بیشتر سلت ها با رومی ها، صابون توسط این افراد برای شستشوی شخصی به کار رفت.
در امپراطور بیزانس ( بقایای فرهنگی امپراطور روم در ناحیه مدیترانه شرقی) در ناحیه گسترده عرب و در نواحی اشغالی توسط وایکینگ ها، صابون تولید و استفاده می شد.
همچنین آلمانی ها و فرانسوی های باستان، با کشف موادی تحت عنوان صابون که از خاکستر و پیه ساخته می شد، دارای اعتبار شدند و از آن برای رنگ کردن موی خود به رنگ مایل به قرمز استفاده کردند.
صابون سازی در اواخر قرن هفتم یک صنعت پایدار شد. برای صابون سازی در ایتالیا، اسپانیا و بنادر جنوبی فرانسه از روغن های زیتون با کیفیت بالا و صابون های انگلستان و شمال فرانسه از چربی های حیوانی با کیفیت پایین استفاده می کردند. در این زمان در شمال اروپا اغلب به روغن های ماهی متوسل می شدند. کشورهای جنوب اروپا از تجارت صابون های صادراتی عالی بهره مند می شدند ، زیرا همه ی این نواحی دارای مقادیر زیادی از روغن زیتون و باریلا (گیاه نرم و آبدار) بودند و در آن زمان خاکستر باریلا جهت ساخت فرمول قلیایی مورد نیاز صابون سازی بکار می رفت. در سراسر قرون هفده، هجده و نوزده این صابون ها به عنوان اقلام تجملی در فرانسه و انگلیس مالیات بندی شد. عادت حمام کردن دوباره مرسوم شد و مصرف صابون در قرن 19 افزایش یافت. توقف و لغو مالیات صابون اروپایی ، باعث شد صابون از یک ماده تجملی به یک کالای خانگی را تبدیل شود.
تولید کنندگان متخصص صابون که تاجر و فروشنده آن بودند، اغلب صابون جوش نامیده می شدند و در قبال مقدار کمی صابون مقادیر زیادی از چربی های زاید را از خانه ها جمع آوری می کردند. همچنین از آنجائیکه پیه، ترکیب اصلی شمع ها بود، بیشتر سازندگان صابون، شمع نیز تولید می کردند.
مرحله اصلی در صابون سازی تجاری با مقیاس بیشتر در 1791 ، یعنی زمانیکه شیمیدان فرانسوی "نیکلاس لبلانس" فرایندی برای ساختن خاکستر سودا (lye) یا کربنات سدیم از محلول آب نمک ساده ارائه داد، صورت گرفت. خاکستر سودا یک قلیایی به دست آمده از خاکستر است که جهت تولید صابون با چربیهای مختلفی ترکیب می شود. فرایند لبلانس تکنیک آسان و ارزانی است که مقادیر زیادی خاکستر سودای با کیفیت خوب در حد صنعتی را تولید می کند. در طول قرن 19، شیمیدانان فرانسوی و بلژیکی دیگری به پیشرفت تکنولوژی صابون کمک کردند. آنها با کشف ماهیت شیمیایی و رابطه چربی ها با گلیسرین و اسیدهای چرب و با ابداع فرایند آمونیاکی که از نمک ساده جهت تولید ارزان خاکستر سود و نیز در مقادیر زیاد برای تولید صابون با کیفیت با حجم بالا استفاده می کند، در صنعت صابون مشارکت کردند. دسترسی گسترده صابون موجب تبدیل آن از یک کالای تجملی به یک کالای ضروری روزانه با کاربرد وسیع شد.
در واقع، صابون ها دسته بسیار محدود پاک کننده ها را تشکیل می دهند. واژه صابون به نمک های سدیم (یا گهگاهی پتاسیم) اسیدهای کربوکسیل زنجیر طویل محدود می شود. همانطور که قبلا ذکر شد، صابون های طبیعی، نمکهای سدیم یا پتاسیم اسیدهای چرب هستند که در اصل از طریق صابونی شدن تهیه می شوند که فرآیند آن شامل جوشاندن چربی خوک یا دیگر چربیهای حیوانی (و بعد روغنهای گیاهی) با قلیا یا پتاس می باشد. روغنها و چربیها تحت هیدرولیز قرار می گیرند و موجب ایجاد صابون خام و محصول فرعی تحت عنوان گلیسرول می شوند. نمونه ای از چنین صابون های خام، اکتادکانوآت سدیم می باشد. صابونها سورفکتانت های آنیونی هستند که از هیدرولیز چربی ها در یک واکنش شیمیایی تحت عنوان صابونی شدن تولید می شوند.
به عبارت دیگر، صابون ها ، نمک های سدیم یا پتاسیم محلول در آب اسیدهای چرب هستند که از روغن ها و چربی ها (یا اسیدهای چرب آنها) توسط عمل آوری شیمیایی با یک ماده قلیایی قوی (باز) تهیه می شوند. هر مولکول صابون، زنجیره هیدروکربن طویلی (گروه های CH2 که به یک گروه CH3 ختم می شوند) دارد که اغلب به عنوان دنباله یاد می شود و به وسیله یک پیوند کووالانس به گروه کربوکسیل (COOH) که اغلب "سر" نامیده می شود ،متصل می گردد. آنیون گروه کربوکسیل با بار مثبت کاتیون پتاسیم یا سدیم به تعادل می رسد. یونهای سدیم یا پتاسیم در آب بطور آزادانه شناور هستند و ناحیه سر را با بار منفی رها می کنند. انتهای اکسیژن دار قطبی و انتهای اسید چرب غیر قطبی است. بنابراین بخشی از مولکول شامل یک ساختار آب دوست قطبی بوده و ناحیه سر یونی به طرف مولکول های آب جذب می شود، اما از هیدروکربن ها ودیگر مواد روغنی دوری می نماند. دنباله هیدروکربن طویل مولکول، ساختار آب گریز غیر قطبی داشته، از آب دوری می کند، اما براحتی با مواد با پایه روغنی و چرب مخلوط شده، سرآب دوست را پس می زند. زنجیرهای هیدروکسی مولکول های متنوع صابون، درون توده آب توسط نیروهای پخش، جذب همدیگر شده، با یکدیگر خوشه و دسته تشکیل می دهند و ایجاد میسل می کنند. به این علت که بخش خارجی میسل ها، بطور منفی باردار می شوند، میسل های صابون همدیگر را دفع کرده و در آب به صورت پخش شده باقی می مانند. روغن و آلودگی ها جذب بخش هیدروکربن غیر قطبی میسل ها شده و در نتیجه درون میسل ها، به دام می افتند و سپس می توانند شسته شوند. صابون ها، پاک کننده هایی هستند که کشش سطح آب را کاهش داده و به آب امکان نفوذ به آلودگی ها را می دهد و سپس قطرات روغن را بین میسل ها معلق ساخته، آنها را از رسوب دادن دوباره بر روی سطحی که تمیز شده است، باز می دارد و به ماده روغنی امکان شسته شدن می دهد. از آنجائیکه گروه های کربوکسیلیک مولکولهای صابون، پوششی از بار الکتریکی منفی بر روی سطح هر مسیل ایجاد می کنند، صابون ها در دسته پاک کننده های آنیونی قرار می گیرند . چربی ها و روغن های به کار رفته در صابون سازی از منابع گیاهی یا حیوانی منشأ می گیرند. هر روغن یا چربی متشکل از ترکیب مشخصی از چندین گلیسرید می باشد. تری گلیسریدها ، ترکیبات آلی عمده روغن های حیوانی و گیاهی هستند که متشکل از سه مولکول اسید چرب متصل به یک مولکول گلیسرین می باشند. اسیدهای چرب ترکیباتی از روغن ها و چربی هایی هستند که برای ترکیب صابون مورد استفاده قرار می گیرند. آنها اسیدهای ضعیف متشکل از دو بخش هستند: گروه اسید کربوکسیلیک و یک زنجیره هیدروکربنی متصل شده به آن.
به خاطر مجموعه خصوصیات آب گریزی و آب دوستی یک مولکول صابون، به دست آوردن تعادل بین این دو خصوصیت جهت مزیت بالا ضرورت دارد. برای مثال، بهترین حالت از قرار گرفتن مولکول اسید چرب 14 کربنه بین زنجیره هیدروکربن به دست می آید. همانطور که زنجیره هیدروکربن طویل می شود، حلّالیت در آب کاهش می یابد. بالاتر از 18 کربن حلّالیت پذیری برای هر کاربرد عملی بسیار کاهش می یابد. زمانیکه زنجیره هیدروکربن کوتاه استفاده شود، توان تعلیق قطرات روغن به طور قابل توجهی کاهش می یابد. نمک های سدیم اسیدهای چرب دارای 10 تا 18 کربن، بهترین صابونها را ایجاد می کنند. انواع زیادی از تری گلیسریدها وجود دارند که هر کدام دارای ترکیبی خاص از اسیدهای چرب می باشند. روغن نارگیل از این نظر کاملاً مناسب است. زیرا میزان بالایی از اسیدهای پالمتیک، میرستیک و لوریک دارد. پیه که چربی حاصل از گاو و گوسفند است، به طور غالب متشکل از اسیدهای اولئیک ، پالمتیک و استئاریک می باشد.
صابون کاستیل (نوعی صابون با ظاهر خالدار که اسم آن از کاستیل اسپانیا منشأ گرفته) عمدتاً از روغن زیتون تشکیل شده و می تواند سوزش کمتری برای پوست ایجاد کند و به همین علت بسیاری از مردم آن را ترجیح می دهند. قلیایی هایی که در صابون سازی به کار می رود، ابتدا از خاکسترهای گیاهان به دست می آمد، اما اینک به عنوان محصولات تولیدی تجاری موجود هستند. قلیا یک نمک قابل حل از نظر قلیایی از قبیل پتاسیم یا سدیم است. اما این کلمه می تواند یه یک باز اشاره داشته باشد که با یک اسید جهت تشکیل یک نمک واکنش داده و آن را خنثی می کند. قلیای معمول در صابون سازی، هیدروکسید سدیم است که سود سوز آور نامیده می شود و هیدروکسید پتاسیم را پتاس سوز آور می گویند. در تولید صنعتی صابون، پیه یا چربی گیاهی در حضور هیدروکسید سدیم گرما داده می شود زمانیکه واکنش صابون سازی تکمیل شد، برای ته نشین سازی صابون از محلول، به آن نمک ( مانند سدیم کلرید) افزوده می شود. سپس لایه ی آب از بالای مخلوط حذف شده و محصول فرعی گلیسرول اغلب با استفاده از تقطیر در خلأ بازیابی می شود. ناخالصی های موجود در صابون سازی (مانند سدیم کلرید، سدیم هیدروکساید و گلیسرول) متعاقباً با تکرار فرآیند جوشیدن و ته نشین سازی با نمک، حذف می شوند.
فرآیند صابون سازی عمده ی دیگری شامل خنثی سازی اسیدهای چرب با یک قلیایی می باشد و روغن ها و چربی ها با بخار فشار بالا جهت به دست آوردن اسیدهای چرب خام و گلیسرین هیدرولیز می شوند. هیدرولیز تری گلیسرید، گلیسرول نامحلول در آب و نمک های اسیدهای مختلف یک تری گلیسرید را تشکیل می دهد. سپس اسیدهای چرب با تقطیر تصفیه می شوند و با قلیا خنثی شده، تولید صابون و آب می کنند. پس از جدا کردن چربی ها و روغن ها، بخش پتاسیم یا سدیم قلیا به مولکول های اسید چرب متصل می شود. زمانیکه مخلوط سرد شود، نمک های اسیدهای چرب روی سطح سفت شده و صابون را به وجود می آورند.
گلیسرول و صابون دارای قلیایی واکنش نکرده می باشند که بافت های پوست را با هر بار مصرف تخریب می کند و دلیل بر آن، اثرات زیان آور ایجاد شده با صابون های خانگی می باشد. زمانیکه قلیای افزوده، هیدروکسید سدیم است، صابون بر پایه سدیم تشکیل می شود. این صابون های سدیمی، صابون های سختی هستند. گلیسرین نیز محصول فرعی ارزشمندی تلقی می شود و می تواند با عملکرد تبخیر و تصفیه بازیابی شود. گلیسرین تصفیه شده جزء عمده بیشتر صابون های موجود، ماده مهم صنعتی مورد استفاده در چنین اقلامی از قبیل غذا، لوازم آرایشی و دارویی می باشد. صابون های قلیایی برای پاک کردن دست و صورت و بدن فرموله شده اند. صابون های قالبی مرسوم از روغن و چربی ( که بیشتر استر هستند) ساخته می شوند و یا اسیدهای چرب آنها با بازهای معدنی بر پایه آب واکنش می دهند و فرمول کلی آنها RCOO-Na+ می باشد. که R یک زنجیره هیدروکربن طویل CH3(CH2)10-16 است. واکنش صابونی شدن به صورت زیر خلاصه می شود، یک استر (چربی) و یک باز (هیدروکسید سدیم، سود سوز آور) با یکدیگر جهت ایجاد نمک اسید چرب (صابون) و یک الکل (گلیسرول) واکنش می دهند که این معکوس واکنش استری شدن است. منابع اصلی چربی ها شامل پیه بره و گاو و روغن های نخل و نارگیل و هسته خرما می باشد. این مواد خام جهت زدودن ناخالصی ها و به دست آوردن رنگ و طعم و عملکرد مطلوب(بعنوان مثال قابلیت کف کنندگی) در محصول صابون تمام شده پیش پرداخت می شوند. سختی صابون به چربی هایی که در ترکیب آنها به کار رفته مربوط می شود. چربی های اشباع،از قبیل چربی هایی که از منابع حیوانی گرفته می شوند و اصولاً در دمای اتاق جامد می باشند، صابون های قالبی سختی را ایجاد می کنند . سدیم پالمتیات- نمک سدیم اسید پالمتیک- یک صابون معمولی است. پیه گاو عمدتاً استئارات سدیم [CH3(CH2)16COO-Na+]را ایجاد می کند که یکی از صابون های بسیار متداول می باشد. روغن نخل، سدیم پالمتیات [CH3(CH2)14COO-Na+] را ایجاد می کند که یک جزء سازنده در بسیاری از صابون های گران قیمت می باشد. صابون های استاندارد تقریباً 80 % پیه و 20 % روغن نارگیل، با عوامل کف دهی شیمیایی دارند. میزان کلی آب مجاز معمولاً 17 درصد است. توان خوب کف دهی صابون مربوط به این است که مولکول های صابون، مانند سورفکتانت ها تمایل دارند در امتداد سطح آب در یک ردیف قرار گیرند. بطوریکه زنجیره های هیدروکربن به سمت سطح جهت گرفته و انتهای نمک مانند به سمت محصول و در معرض آب جهت گیری می کنند. بنابراین سطح ضعیف شده و کف دهی را افزایش می دهد. دانسیته صابون می تواند با وارد کردن هوا و اجازه به شناور سازی، کاهش یابد.
افزودنی های صابون های امروزی شامل: نرم کننده ها (کرم ها)، عطرها، نگهدارنده ها، آنتی اکسیدان ها، بوزدا ها (دئودرانت ها)، ساینده ها (مانند سنگ پا، سیلیکا) و رنگ دهنده ها (مانند دی اکسید تیتانیوم در مورد صابون های سفید) می باشد. صابون ها، قالب های ترکیبی نامیده می شوند که معمولاً از ترکیب صابون واقعی و سورفکتانت های سنتزی تشکیل می شوند. قالب های با کیفیت ویژه شامل صابون های شفاف و مات ،صابون های تجملی و صابون های دارویی می باشند. اگر چه صابون ها، پاک کننده های عالی می باشند، اما تأثیر آنها زمانیکه در آب سخت به کار می روند، کاهش می یابد. سختی در آب به وجود نمک های معدنی مختلف که دارای کلسیم، آهن، منیزیم و منگنز می باشند، مربوط می شود. نمک های معدنی با صابون واکنش داده و تشکیل نمک های غیر قابل حل می دهند. این مجموعه رسوب های غیر قابل حل معمولاً به عنوان فیلم صابون یا درده صابون منتسب می شود. آب سخت باعث اتلاف صابون می شود، زیرا یک قسمت خوب صابون که باید برای شستشو استفاده شود، در واکنش با یون های معدنی آب سخت، تشکیل رسوب می دهد. در مجموع، صابون ها می توانند توسط اسیدهای معدنی به اسیدهای چرب آزاد تبدیل شوند و این اسیدهای چرب حلّالیت کمتری از نمک های سدیم و پتاسیم دارند. بنابراین صابون ها در آب های اسیدی نیز غیر موثر هستند و با شستشوهای مکرر، نمک های غیر محلول در حلقه های موجود در وان حمام، پوشش های روی پوست و کاشی های حمام ایجاد می کنند. به هر حال، صابون یک ماده تمیز کننده عالی در آب نرم است. صابون، نسبتاًغیر سمی است و از منابع قابل احیا (چربی حیوانات و روغن های گیاهی) منشأ گرفته و ماده ای زیست تجزیه پذیر است.
