SAPONE

SAPONE (XXX, p. 812)

I progressi compiuti negli ultimi anni non hanno apportato innovazioni fondamentali nei processi di fabbricazione; essi riguardano essenzialmente una loro razionalizzazione in modo da consentire una produzione su scala industriale sempre maggiore ed a costi sempre più ridotti. Questo miglioramento dei processi è stato reso possibile dai progressi compiuti dall'ingegneria chimica, i quali hanno permesso la risoluzione di problemi prima insolubili, ed inoltre dai risultati degli studî e ricerche relativi alla chimica-fisica dei saponi.

Il classico processo di fabbricazione in caldaia, il quale ha costituito la base dell'industria del s. dal suo sorgere fino ai primi decennî del secolo 20°, pure essendo capace di dare un prodotto di ottima qualità, presenta diversi svantaggi che si sono palesati sempre più con l'aumentare della richiesta di produzione. Questi svantaggi sono costituiti principalmente: dal lungo tempo necessario per le operazioni, dal grande consumo di vapore d'acqua, dalla bassa concentrazione del glicerolo nella liscivia inviata alla concentrazione, dalla necessità di personale esperto nella condotta delle operazioni ed infine dal grande spazio occupato dalle caldaie.

Allo scopo di eliminare questi svantaggi l'ingegneria chimica ha studiato e sviluppato diversi processi continui di fabbricazione del s., che hanno già estesa applicazione industriale in sostituzione del processo discontinuo. Le previsioni per il futuro sono per una affermazione sempre più accentuata dei processi continui nel confronto con quello in caldaia.

Processi continui di fabbricazione: Processo Sharples. - Realizza in maniera rapida e continua il classico processo di saponificazione su sottoliscivia, riducendo il tempo di operazione da alcuni giorni ad alcune ore, circa due.. Esso è basato sull'impiego di super-centrifughe rotanti alla velocità di 15.000 giri/minuto, le quali permettono la separazione della liscivia dal s. dopo la saponificazione ed i lavaggi, evitando la necessità di ricorrere ai lunghi tempi di riposo richiesti dal processo in caldaia.

Il processo consiste di 4 stadî: saponificazione, completamento della saponificazione, lavaggio in controcorrente, liquidazione su liscivia, ciascuno costituito da mescolatori alternati alle centrifughe. L'alimentazione delle materie prime, grassi e soluzione di soda caustica, nonché dell'acqua e della soluzione salina per il lavaggio e la separazione del sapone dalla liscivia, è ottenuta mediante pompe a pistone, a corsa regolabile, le quali consentono un dosaggio particolarmente accurato. La saponificazione risulta accelerata in quanto la reazione tra materia grassa ed alcali caustico avviene in una massa di sapone mantenuta in continua ricircolazione, in modo da evitare il periodo di induzione iniziale.

La razionale circolazione della liscivia, in controcorrente con il sapone, permette di ottenere un'elevata concentrazione del glicerolo nella liscivia inviata al trattamento di ricupero, con diminuzione del costo di evaporazione. Inoltre si ha rispetto al processo in caldaia un'economia nel consumo di vapore d'acqua dato che il riscaldamento è limitato ai soli reagenti. Questa economia è consentita dall'integrale utilizzazione del calore di reazione e dall'agitazione meccanica ottenuta nei mescolatori mediante pompe di ricircolazione, senza impiego di vapore diretto.

Sistemi di controllo automatici ed allarmi consentono la facile conduzione dell'impianto con personale non altamente specializzato.

Processo De Laval. - Come quello Sharples, è basato sull'impiego di centrifughe e permette la realizzazione in maniera continua della saponificazione, del lavaggio in controcorrente con liscivia e della liquidazione su colla. Le centrifughe del tipo De Laval, appositamente studiate per il processo, hanno una velocità di rotazione di 6.000 giri/minuto e sono a chiusura ermetica come l'intero impianto, in modo che sia evitata la possibilità di ossidazione del s. per effetto del contatto con l'aria. L'ottenimento di s. liquidato su colla costituisce un fattore di notevole importanza per la qualità del s. in quanto consente l'eliminazione di impurezze di natura idrofoba non asportabili mediante il lavaggio in controcorrente con liscivia. Il processo consiste dei seguenti stadî di lavorazione: saponificazione, lavaggio in controcorrente con liscivia, liquidazione su colla. Ciascuno stadio è costituito da una o due colonne verticali di miscelazione, con pompa di ricircolazione, e da una centrifuga. Il controllo operativo dell'impianto è completamente automatico ed è basato sulla misura della viscosità del sapone in circolazione, variabile in funzione del contenuto di elettroliti. Il dosaggio della materia grassa, della soluzione salina, della soda caustica e dell'acqua è realizzato mediante pompe dosatrici con valvola di regolazione automatica sull'aspirazione. I vantaggi di questo processo rispetto a quello discontinuo sono sostanzialmente i medesimi messi in evidenza per il processo Sharples.

Processo Monsavon. - Realizza in maniera continua la fabbricazione di s. liquidato su colla mediante 3 stadî di lavorazione: saponicazione, lavaggio, liquidazione. La materia grassa e la soluzione di soda caustica sono alimentate in maniera continua, mediante pompe dosatrici, ad un omogenizzatore in modo da ottenere un'intima emulsione dei reagenti. Questa emulsione è alimentata alla sommità della camera di reazione costituita da un tubo verticale a camicia di riscaldamento che mantiene a circa 100 °C la parete della camera. Il riscaldamento è necessario soltanto all'avviamento dell'impianto, in seguito il calore di reazione è sufficiente a mantenere la temperatura richiesta. Nella camera si ottiene la completa saponificazione della materia grassa in modo da ottenere in uscita un sapone contenente una percentuale di insaponificato inferiore a 0,06%. Il lavaggio del s. per il ricupero del glicerolo e la liquidazione finale avviene in una colonna verticale divisa in quattro compartimenti da tre setti di separazione orizzontali. Nei tre compartimenti inferiori si ha il lavaggio mentre la liquidazione avviene in quello alla sommità. In ciascun compartimento è installata una cassa a tenuta di acqua munita di un agitatore orizzontale ad alta velocità. Le tubazioni di collegamento opportunamente disposte tra compartimenti e casse di mescolazione permettono la circolazione in controcorrente del s. alimentato sul fondo della colonna, con la soluzione salina e l'acqua calda alimentate nel compartimento superiore. Dal fondo della colonna si ha l'uscita della liscivia contenente il glicerolo ricuperato e le impurezze eliminate dal sapone. Dalla sommità della colonna si ha l'uscita del s. lavato, contenente ancora una percentuale relativamente elevata di cloruro sodico e tracce di impurezze residue, ma praticamente privo di glicerolo e con minimo contenuto di alcali libero. Questo s. è inviato ad un serbatoio di separazione dalla sommità del quale fluisce continuamente il sapone liquidato che si separa dalla colla, la quale a sua volta è rimessa in ciclo nella torre di lavaggio. Una certa quantitâ di colla, corrispondente a circa il 2% della materia grassa inviata a saponificazione, deve essere periodicamente scartata dal ciclo di lavorazione per l'accumulo di impurezze e destinata a produzione di sapone di qualità inferiore. I vantaggi del processo Monsavon rispetto a quello di caldaia sono gli stessi messi in evidenza per quello Sharples.

Processo Clayton. - È basato su una saponificazione ad alta pressione e temperatura, quindi con una velocità di reazione elevata rispetto a quella che si ha alla pressione atmosferica, seguita da una separazione del s. dal glicerolo e dall'acqua per evaporazione sotto vuoto. La materia grassa e la soluzione di soda caustica circolano, mediante una pompa ad alta pressione, attraverso due preriscaldatori in modo da raggiungere rispettivamente una temperatura di 136 e 177 °C. I reagenti preriscaldati, dopo una preventiva mescolazione, attraversano due serpentini di reazione disposti in serie, nel primo dei quali è mantenuta una pressione di 18 kg/cm² ed una temperatura di 200 °C, mentre nel secondo si ha una pressione di 3,5 kg/cm² e una temperatura di 290 °C. La saponificazione avviene in maniera completa in fase liquida dal momento che l'alta pressione impedisce all'acqua di passare allo stato di vapore. La miscela di s., acqua e glicerolo è successivamente spruzzata in una camera sotto vuoto che permette l'evaporazione e la successiva condensazione di una soluzione acquosa di glicerolo. Il s. essiccato è continuamente rimosso dalla parete mediante raschiatori rotanti e scaricato dal fondo della camera da un trasportatore a coclea raffreddato con circolazione di acqua. Questo s. ha una percentuale di acqua troppo bassa per essere impiegato direttamente e pertanto deve essere idratato con impiego di una dosata quantità di vapore d'acqua, in modo da ottenerlo in una forma utilizzabile per le successive operazioni di finitura.

Il processo Clayton rispetto al processo in caldaia ha tutti i vantaggi sopra descritti dei processi continui. Rispetto ai processi Sharples e Monsavon si deve mettere in evidenza che esso richiede apparecchiature più complesse data l'alta temperatura e pressione a cui opera nello stadio di saponificazione e per il vuoto richiesto dalla camera di evaporazione. Si hanno di contro i seguenti vantaggi: a) una liscivia più concentrata in glicerolo, esente da sali organici e con piccole tracce di sapone con conseguente economia nel processo di ricupero successivo; b) un s. avente la percentuale di acqua desiderata per l'operazione di finitura senza necessità di essiccamento.

Progressi notevoli sono stati fatti nella fabbricazione del s. relativamente al trattamento dei grassi prima dell'invio alla saponificazione. Sono stati infatti studiati e fatti entrare nell'uso industriale processi continui per la scissione idrolitica dei grassi neutri e successiva distillazione degli acidi grassi, i quali consentono i seguenti vantaggi: a) migliore ricupero di glicerolo sia dal lato qualitativo sia per l'elevata concentrazione; b) gli acidi grassi ottenuti sono ad elevato grado di purezza, maggiore di quello che in paragone si otterrebbe sottoponendo ai normali trattamenti preventivi la stessa materia grassa di partenza; c) un miglioramento qualitativo del s.; d) la possibilità di impiego di carbonato sodico, più economico, in sostituzione della soda caustica per la saponificazione.

Finitura del sapone. - I processi di finitura che consentono di ottenere il s. nelle diverse forme commerciali, hanno subìto miglioramenti particolarmente per quanto riguarda l'essiccazione realizzata con processi continui, i quali consentono di ottenere rapidamente e senza dispendio di calore un prodotto omogeneo.

Le caratteristiche essenziali di questi processi possono essere messe in evidenza, illustrando schematicamente il processo Mazzoni, tra i più diffusi in Italia ed all'estero, il quale consente un'operazione continua a temperatura relativamente bassa mediante l'impiego di un vuoto spinto. Il s. liquidato, dopo avere attraversato una cassa filtro, è inviato da una pompa in un preriscaldatore a fascio tubiero e da questo nella camera di essiccazione mantenuta sotto vuoto. Ugelli atomizzatori rotanti proiettano il s. sulla parete cilindrica interna della camera, mentre coltelli rotanti provvedono ad asportare continuamente il s. essiccato dalla parete. Una trafila posta sul fondo della camera spinge il s. essiccato all'esterno sotto forma di trucioli o di scaglie.

Il s. finito in pezzi, da toeletta e per bucato, è ottenuto in maniera continua mediante una serie di apparecchiature del tipo amalgamatori, laminatrici a cilindri, trafile di estrusione, taglierine e macchine confezionatrici automatiche. Le trasformazioni che il s. subisce nel passaggio attraverso questa serie di apparecchiature consistono essenzialmente nell'intima omogeneizzazione con sostanze additivate che migliorano le caratteristiche organolettiche come profumi, coloranti, antiossidanti, sostanze emollienti ed ingrassanti della pelle. La lavorazione di finitura è inoltre importante per la definitiva formazione delle fasi cristalline del s., essenziali agli effetti delle caratteristiche all'uso.

Produzione e consumi. - Per quanto riguarda la produzione ed il consumo di s. negli anni recenti si registra un notevole incremento per i prodotti da toeletta in relazione al miglioramento del tenore di vita delle popolazioni, mentre invece per quanto riguarda i s. da bucato e per uso industriale si verifiea una stasi o addirittura un regresso a causa dell'accentuata concorrenza dei prodotti sintetici.

Bibl.: E. G. Thomssen e J. W. Mc Cutcheon, Soaps and detergents, New York 1949; G. Martin e E. J. Cooke, The modern soap and detergents industry, 2 voll., Londra 1950-51; A. E. Bailey, Industrial oil and fat products, New York 1951; M. K. Schwitzer, Continuous processing of fats, Londra 1952; G. B. Martinenghi, Fabbricazione dei saponi, Milano 1952; J. Davidsohn, E. J. Better e A. Davidsohn, Soap manufacture, I, New York 1953.