|
|
||||
|
Traditionelle Seifenherstellung nach der Neutralölverseifung Früher war die traditionelle
Seifenherstellung ein sehr aufwändiges Verfahren, die genauen
Rezepte waren gut gehütete Geheimnisse. Der Import von Kokosfett
nach Europa ab 1830 und das Ermöglichen der industriellen Produktion
von Soda nach dem Verfahren von Solvay
(1861) leitete das Zeitalter der modernen Waschmittel ein.
 Bei der Neutralölverseifung von Fetten mit Natronlauge verläuft die Reaktion relativ langsam. Der Prozess benötigt viel Zeit. Beim traditionellen Kaltverfahren ist er erst nach 6 Wochen vollständig abgeschlossen. Im folgenden Beispiel reagiert das Natriumhydroxid mit einem Fett-Molekül, das aus einem Ölsäure-Rest, einem Palmitinsäure-Rest und einem Linolsäure-Rest aufgebaut ist. Das Fett-Molekül spaltet sich auf und man erhält Glycerin, sowie die drei entsprechenden Fettsäuresalze Natriumoleat, Natriumpalmitat und Natriumlinolat. Diese Salze sind typische Bestandteile einer Seife.  Beim Heißverfahren findet dieser Prozess stark beschleunigt bei höheren Temperaturen statt. Durch das nachfolgende Aussalzen mit Natriumchlorid (Kochsalz) wird die Löslichkeit des entstandenen Seifenleims herabgesetzt. Dadurch scheidet sich der Seifenkern als feste und oben schwimmende Schicht ab. In der Unterlauge verbleibt das Glycerin, das für andere Produkte als Rohstoff dient.  Die aus Natronlauge und Fett hergestellte Kernseife ist noch stark alkalisch. Aus diesem Grund wird der Vorgang des Aussalzens mehrfach wiederholt. Verwendet man zur Verseifung des Fetts Kalilauge (statt Natronlauge) erhält man beim Aussalzen eine halbfeste bis flüssige Masse, die Schmierseife. Schmierseifen werden vor allem zu Reinigungszwecken in Haushalten eingesetzt, Kernseifen für die Fleckentfernung oder zum Verfilzen von Stoffen.
Großtechnische Seifenherstellung nach der Fettsäureverseifung Die traditionellen Verfahren
werden heute bei den großtechnischen Prozessen kaum noch angewendet.
Stattdessen spaltet man zunächst die Fette und Öle in Druckkesseln
bei 180°C durch eine Hydrolyse mit Wasserdampf zu freien Fettsäuren.
Das gleichzeitig entstehende Glycerin wird abgetrennt. Die Fettsäurereinigung
erfolgt durch eine anschließende Vakuumdestillation bei niedrigem
Druck. Beim Einrühren der Fettsäuren in eine siedende Natriumcarbonatlösung
(=Sodalösung) reagieren die Fettsäuren mit dem Natriumcarbonat
zu Seife, Wasser und Kohlenstoffdioxid.
 Das Wasserstoffatom der Sulfogruppe SO3-H kann ein Proton abgegeben, die Alkybenzolsulfonsäure ist daher eine Säure. So lässt sich die Sulfonsäure auch mit Natronlauge neutralisieren, und man erhält das Salz der Sulfonsäure, in unserem Fall Alkylbenzolsulfonat (LAS): R-SO3H + NaOH 
R-SO3-Na+ + H2O
(R=Alkylbenzol)
Alkylbenzolsulfonsäure + Natriumhydroxid
Alkylbenzolsulfonat + Wasser
Andere Tenside wie die Fettalkoholsulfate (FAS) oder die Alkylpolyglucoside (APG) lassen sich aus nachwachsenden Rohstoffen gewinnen. Beide sind biologisch sehr gut abbaubar. Die dafür notwendige Glucose kann aus der Stärke von Mais- oder Kartoffelpflanzen gewonnenen werden (>siehe Glucose) oder direkt aus zuckerliefernden Pflanzen wie Zuckerrohr oder Zuckerrüben. Das ebenfalls notwendige Kokosfett wird über den Zwischenschritt einer Esterreaktion zu Fettalkohol reduziert. Man bezeichnet einen primären Alkohol mit 6-22 Kohlenstoffatomen, wenn er aus Fetten oder Fettsäuren hergestellt wurde, als Fettalkohol. Die APG lassen sich durch die Substitutionsreaktion des Fettalkohols mit Glucose mit Hilfe eines geeigneten Katalysators herstellen. Durch ständiges Entfernen des bei der Reaktion entstehenden Wassers und durch die Zugabe von Fettalkohol im Überschuss verschiebt sich die Gleichgewichtsreaktion nach rechts:  Setzt man den Fettalkohol mit konzentrierter Schwefelsäure um, so bildet sich ein Ester: CH3-(CH2)n-OH + H2SO4
CH3-(CH2)n-O-SO3H +
H2O
Fettalkohol + Schwefelsäure
Schwefelsäurealkylester + Wasser
Neutralisiert man den Ester mit konzentrierter Natronlauge, entsteht Fettalkoholsulfat (FAS): CH3-(CH2)n-O-SO3H + NaOH CH3-(CH2)n-O-SO3-Na+
+ H2O
Schwefelsäurealkylester + Natronlauge
Fettalkoholsulfat + Wasser
Die frühen Vollwaschmittel kamen in Pulverform auf den Markt. Erwünscht waren vor allem eine gute Lager-, Transport- und Dosierfähigkeit. Beim Hochdrucksprühverfahren werden die festen und flüssigen Komponenten des Waschmittels in einem Mischbehälter mit Wasser vermischt, so dass ein pumpfähiger Brei entsteht. Im Sprühturm trocknen die Komponenten durch das Zugeben von Heißluft bei ca. 300°C. Dabei entsteht ein Pulver, das sehr gut wasserlöslich ist und wenig stäubt. Auf dem nachfolgenden Transportband erfolgt die Kühlung und danach eine Zwischenlagerung im Vorratsbehälter. Erst danach gibt man zur Aufbereitung die temperaturempfindlichen Bestandteile wie Bleichmittel, Enzyme oder Parfüms hinzu. Im Verpackungsautomat wird das fertige Waschmittel für die Lagerung und den Verkauf portioniert und abgepackt. Das Produktionsschema ist vereinfacht wiedergegeben:
Bei den Kompaktwaschmitteln wird das aus dem Sprühturm kommende Pulver zusammen mit den nachträglich zugegebenen Komponenten verdichtet. Man erhält ein Granulat mit höherer Schüttdichte. Zur Herstellung von Tabs presst man das Granulat zu Tabletten. Hierbei ist es auch möglich, mehrschichtige Tabs herzustellen. In der oberen Schicht befinden sich dann empfindliche Komponenten wie die Bleichmittel und in der unteren Bleichaktivatoren und Enzyme. |
