Региональный этап Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ имени В.И.Вернадского Секция: химия Изготовление мыла ручной работы и исследование его качества Берестнева Полина Александровна, 9А класс Коблякова Нелли Валерьевна, учитель химии МАОУСОШ №23 Липецк,2020 Содержание Введение………………………………………………………………………...О шибка! Закладка не определена. 1. Теоретическая часть…………………………………………………………3 1.1. Понятие губной помады, история ее возникновения ................................ 3 1.2. Основные компоненты современной губной помады и их здоровьесберегающие свойства .......................................................................... 4 1.3. Опасные ингредиенты губной помады ....................................................... 4 2. Практическая часть…………………………………………………………...5 2.1. Органолептическая оценка качества губных помад разных производителей .................................................................................................... 5 2.2. Экспертиза качества губных помад разных производителей по физикохимическим показателям..................................................................................... 6 2.3. Оценка безопасности губных помад разных производителей ................. 6 2.4. Качественное доказательство наличия витаминов А и Е в исследуемых образцах................................................................................................................. 6 3. Заключение. Выводы по экспертизе качества губных помад разных производителей .................................................................................................... 7 4.Библиографический список ......... ……………………………………………7 5.Приложения…………………………………………………………………... 2 Актуальность исследования обусловлена значением мыла в жизни человека. Микробиологами установлено, что на чистой коже микробы гибнут быстрее, когда при очищении кожи используется мыло. Сегодня для личных нужд чаще всего покупают мыло промышленного производства, в составе которого много химических веществ. Они используются для улучшения внешнего вида, запаха и т.д., но всегда полезны для кожи. Поэтому альтернативным решением становится мыло ручной работы, изготовленное из натуральных компонентов. Цель исследования - получение натурального ароматического мыла в домашних условиях и исследование его качества в сравнении с мылом промышленного производства. Задачи исследования: рассмотреть историю создания и применения мыла; изучить классификацию мыла, его химический состав и методы изготовления; выявить требования стандарта к качеству мыла; изготовить мыло в домашних условиях и исследовать его качество. Объект исследования: мыло ручной работы Предмет исследования: химический состав и качество мыла ручной работы. Гипотеза исследования: знание химического состава и требований к качеству мыла позволяет в домашних условиях изготовить мыло ручной работы, оказывающее благоприятное воздействие при уходе за кожей. Методы исследования: анализ научной литературы, эксперимент. 1.Теоретическая часть 1.1.Исторические аспекты создания и применения мыла Мыло - жидкий или твёрдый продукт, содержащий поверхностноактивные вещества. Необходимость поддерживать чистоту своего тела возникла у человека очень давно. Ученые предполагают, что ещё первобытные люди обнаружили моющие свойства у золы. В античном мире мыло делали из 3 козьего, бараньего или бычьего жира, который варили с золой бука. Во многих странах для стирки применяли кору, корни и плоды растений типа мыльнянки. В Европу мыла привезли рыцари, побывавшие во время крестовых походов в арабских странах. На Руси секреты изготовления мыла унаследовали от Византии, а собственные мастера-мыловары появились только в XV в. В России мыловаренное производство получило широкое распространение во времена Петра I, но вплоть до середины XIX века мылом пользовалась в основном знать. Крестьяне стирали и мылились щёлоком – древесную золу заливали кипятком и распаривали в печке. 1.2. Классификация мыла, химический состав и методы изготовления Мылами называют соли высших жирных кислот. В настоящее время наиболее распространена следующая классификация мыла: 1) По назначению различают мыло хозяйственное, туалетное, специальное. К специальным мылам относятся медицинское, содержащие различные лечебные и дезинфицирующие вещества, например серно-дегтярное мыло содержит 5,5% серы 2% дёгтя, ихтиоловое с 5% ихтиола и др. 2) По способу приготовления различают: ядровые, клеевые и полуядровые мыла. 3) По химическому составу разделяют жировые и твердые мыла. В современной промышленности технологию производства мыла можно разделить на два основных процесса: 1. Физико-химический, цель которого – получение водных растворов солей жирных кислот (мыльный клей) из жиров, жирозаменителей и щелочей. Этот процесс называется варкой мыла. 2. Физико-механический,при котором сваренному мылу придают товарный вид. Этот процесс, называемый механической обработкой мыла. Мыло можно изготовить и в домашних условиях. Ставшее популярным в последнее время мыло ручной работы – это ремесло, известное много веков. В 4 мыло изготавливаемое вручную, можно добавить лучшие ингредиенты для конкретного типа кожи, а главное натуральные. 1.3. Учет требований стандарта к качеству мыла при изготовлении в домашних условиях, критерии экспертизы качества мыла Мыло должно изготавливаться из доброкачественного сырья и в соответствии с утвержденной рецептурой, иметь приятный запах, эстетичность, цвет, удобную форму. Мыло должно легко растворяться в холодной воде, легко пениться и отмывать загрязнения без особых физических усилий, т.е. иметь высокую моющую способность. Мыло не должно оказывать раздражающего действия на кожу, сохранять определенную форму, внешний вид, запах при длительном пользовании, не расслаиваться во влажной среде, не давать трещин при высыхании. Мыла лечебно – профилактические, дезинфицирующие, дезодорирующие должны обладать определенным эффектом. В соответствии с ГОСТом 28546-2002 и ГОСТом 790-89 экспертиза качества туалетного мыла осуществляется по органолептическим и физикохимическим показателям с использованием органолептического и инструментального (измерительного) метода. В соответствии с ГОСТом 28546-2002 органолептические показатели твердого туалетного мыла должны соответствовать характеристикам, представленным в Приложении 2. 2.Практическая часть 2.1.Изготовление натурального ароматического мыла в домашних условиях. Выделяют два основных способа получения мыла ручной работы – холодный и горячий. Мы использовали горячий способ изготовления мыла туалетного в домашних условиях. Используемое оборудование: 1) Весы точностью до 1г; 2) Кастрюли из нержавеющей стали; 3) Ложки из нержавеющей стали; 4) Венчики; 5) Мерные стаканы; 6) Миксер; 7) Пластиковые или силиконовые формы; 8) Очки, перчатки и маска; 9) Полотенца и плотная ткань. 5 Изготовление мыла. При изготовлении мыла в домашних условиях нами были соблюдены следующие рекомендации: 1) мыло ручной работы изготавливается из натуральных компонентов: растительных и животных жиров (основных масел), эфирных масел, различных природных наполнителей; 2) изменяя исходные компоненты, получают мыло с заданными свойствами. 3) при создании рецепта необходимо решить, какими свойствами должно обладать мыло, а затем определить пропорции основных масел 4) Необходимое количество щелочи (NaOH) меняется в зависимости от числа омыления используемого масла. (Приложение 2) После произведения расчетов приступили непосредственно к приготовлению мыла. Работали в хорошо проветриваемом помещении, надев защитные очки, перчатки и фартук. Последовательность работы при изготовлении мыла в домашних условиях (горячий способ): 1) Взвесили щелочь, воду и основные масла. 2) Постепенно всыпали щелочь в холодную воду, аккуратно перемешивая до полного ее растворения. 3) Основные масла растопили на водяной бане. 4) Влили щелочной раствор в разогретые масла, постоянно помешивая. 5) Перемешали раствор венчиком. Вначале раствор расслаивался и масла всплыли на поверхность, но постепенно он загустел. 6) Постепенно мыло перешло в стадию следа – на поверхности остался отпечаток, который виден несколько секунд. 7) После наступления следа смесь нагревали в духовке при температуре около 90-110 градусов 2-3 часа, тем самым провоцируя быстрое прохождение стадии геля. 8) После этого в мыло добавили эфирные масла и наполнители, разложили по формам и поместили в прохладное место на 7 суток. 3.2 Исследование качества изготовленного мыла в сравнении с мылом промышленного производства На данном этапе исследования мы провели экспертизу качества изготовленного в домашних условиях мыла в сравнении с мылом 6 промышленного производства. Для экспертизы мы взяли 1) образец мыла «CamaY» промышленного производства; 2) мыло ручной работы (изготовленное горячим способом). Органолептический метод Определение органолептических показателей образцов мыла проводили при температуре мыла не ниже 18°С и не выше температуры окружающей среды. Консистенцию куска мыла определяли на ощупь легким надавливанием пальцами, не допуская деформации куска. Цвет мыла определяли визуально, а запах - непосредственно после разрезания анализируемого куска на части. Органолептические показатели мыла должны соответствовать характеристикам, указанным в ГОСТ 28546-2002. Мы провели органолептический анализ образцов мыла, результаты которого представлены в таблице 3. Вывод: по сравнению с мылом промышленного производства, мыло ручной работы уступает по органолептическим показателям, так как не в полной мере соответствует характеристикам, представленным в ГОСТ 285462002. Однако, эти несоответствия касаются только аспектов товарного вида (штамп, маркировка, форма куска), следует учесть, что мыло ручной работы изготавливалось не для продажи, а для домашнего использования. По критериям цвета, запаха и консистенции мыло ручной работы в полной мере соответствует требованиям ГОСТ 28546-2002. Показатель пенообразующей способности При оценке потребительских свойств большое значение уделяется моющей и пенообразующей способности мыла. Определение пенообразующей способности проводилось по следующей методике: в мерный цилиндр объемом 250 мл наливали 99 мл воды (200 С) и помещали 1г исследуемого образца мыла, закрывали его пробкой. Жидкость энергично встряхивали в мерном цилиндре 1 мин, после чего быстро вынимали пробку и сразу измеряли объем пены. Образующаяся при этом пена должна быть чистой и белой, ее цвет не должен зависеть от цвета, добавленного к мылу красителя. 7 За окончательный результат измерения принимали среднеарифметическое значение результатов трех параллельных измерений, проводимых каждый раз с новой порцией мыльного раствора. В таблице 4 указан средний результат трёх опытов. Вывод: качество мыла тем выше, чем больше оно может дать пены и чем более она устойчива. Как видно из результатов таблицы, у мыла промышленного изготовления «CamaY» пенообразующая способность выше, чем у мыла ручной работы, однако показатель в 94 мл объема пены мыла ручной работы соответствует нормам. У исследуемых образцов мыла пена чистая и белая. Скорость растворения мыла Скорость растворения туалетных мыл зависит от содержания жирных процентного кислот. При одной и той же рецептуре быстрее растворяется туалетное мыло с более низким содержанием жирных кислот. Замена сала животного (свиного) растительным маслом (хлопковым) увеличивает скорость растворения мыла. Скорость растворения (мг/мин) определяли наблюдением за продолжительностью растворения 1г мыла (в виде цилиндрика диаметром 10мм, наколотого на иглу), помещенного в 500 мл воды при 200 С. Скорость растворения рассчитали по формуле V = 1000/Т, где Т – продолжительность растворения 1г мыла в 1 мин. В таблице 4 указан средний результат трех опытов. Таблица 4. Результаты измерения скорости растворения мыла Наименование Время растворения, Скорость растворения, мыла мин мг/мин «CamaY» 7920 0,126 Мыло ручной 5040 0,198 работы Вывод: наиболее быстрорастворимым в воде оказалось мыло ручной работы, медленнее растворяется «CamaY». Кислотность среды 8 Кислотность среды туалетного мыла определяли с помощью универсальной индикаторной бумаги. Полоску индикаторной бумаги обмакивали в мыльный раствор и быстро сравнивали окраску полоски с эталонной шкалой. Результаты трех исследований приведены в таблице 5. Таблица 5. Результаты измерения кислотности среды Наименование мыла «CamaY» Мыло ручной работы рН среды рН = 8 рН = 7 Кислотность среды слабощелочная нейтральная Вывод: образец туалетного мыла «CamaY» имеет зеленоватый цвет (слабощелочная среда), следовательно, основу этого образца мыла составляют пальмитат и стеарат натрия, которые образуют растворы со слабощелочной средой, меньше щелочи содержит образец мыла ручной работы, имеющий нейтральную среду раствора. Заключение 1. Проанализировав специальную литературу по вопросам качества мыла и особенностям его изготовления (как промышленного, так и в домашних условиях), мы выявили оптимальный состав, классификацию, способы получения мыла, требования стандарта к качеству туалетного мыла. Нами выявлено, что качественно мыло можно изготовить в домашних условиях. В мыло изготавливаемое вручную, можно добавить оптимальные ингредиенты для конкретного типа кожи, а главное натуральные. Неординарная форма мыла, яркие цвета и его обогащение целебными свойствами благодаря натуральным наполнителям при соблюдении рецептурных особенностей – все это приводит к тому, что по качеству оно не будет уступать мылу промышленного производства. 2. Теоретическое исследование позволило определить основные требования к качеству мыла. Качество мыла тем выше, чем больше оно может дать пены и чем более она устойчива. Туалетное мыло должно изготавливаться 9 из сырья и в соответствии с утвержденной рецептурой, должно иметь приятный запах, эстетичность, цвет, удобную форму. Мыло должно легко растворяться в холодной воде, легко пениться и отмывать загрязнения без особых физических усилий. Мыло должно сохранять определенную форму, внешний вид, запах при длительном пользовании, не должно оказывать раздражающего действия на кожу, не расслаиваться во влажной среде, не давать трещин при высыхании. Недостатком мыла является образование свободной щелочи при растворении его в воде. 3. В практической части исследования мы изготовили мыло в домашних условиях (горячим способом) и провели комплексное исследование его качества в сравнении с мылом промышленного производства. Экспертиза качества органолептическим методом показала, что по критериям цвета, запаха и консистенции мыло ручной работы в полной мере соответствует требованиям ГОСТ 28546-2002. Однако, по сравнению с мылом промышленного производства, мыло ручной работы не соответствует характеристикам ГОСТа в аспекте товарного вида (штамп, маркировка, форма куска), но следует учесть, что мыло ручной работы изготавливалось не для продажи, а для домашнего использования. По результатам измерения показателей пенообразующей способности мыло промышленного производства немного лучше, чем мыло ручной работы. А показатель скорости распространения, наоборот, выше у мыла ручной работы (мыло промышленного производства медленнее растворяется в воде). По результатам измерения кислотности среды мы выявили, что мыло промышленного производства характеризуется слабощелочной средой, меньше щелочи содержит образец мыла ручной работы, имеющий нейтральную среду раствора. Соответственно, мыло ручной работы более благоприятно для кожи. Таким образом, знание химического состава и требований к качеству мыла позволило нам в домашних условиях изготовить мыло ручной работы, 10 оказывающее благоприятное воздействие при уходе за кожей. Гипотеза исследования подтверждена. Библиографический список 1. ГОСТ 28546-2002. Мыло туалетное твердое. Общие технические условия. М.: Изд-во стандартов, 2003. 2. Ердакова В.П. Современные косметические товары: ассортимент, потребительские свойства, экспертиза качества. Часть 3. - Бийск: изд-во Алтайского государственного техн. универ-та, 2012. 3. Степин Б.Д. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. – М.: Просвещение, 2014. 4. Захаров Ю. Фитокосметика. Рецепты, дарующие молодость, здоровье и красоту. - М.: АСТ, 2012. 5. Энциклопедический словарь юного химика. / Ред. Д.Н.Трифонова. – М., 2010. Приложение 1. По своему химическому составу жировые мыла являются натриевыми или калиевыми солями различных органических жирных кислот, в основном пальмитиновой, стеариновой и олеиновой: О О С17Н31 - С С17Н35 - С ОNa О С17Н33 - С ОNa ОNa Твёрдые мыла – натриевые соли, жидкие мыла – калиевые соли высших жирных кислот. Мыла получают омылением жиров с помощью едких щелочей: С17Н35СОО—СН2 С17Н35СОО---СН СН2--ОН 3NaOH СН---ОН С17Н35СОО---СН2 Применяемые для + 3С17Н35СООNa СН2--ОН мыловарения жирные растительные масла предварительно гидрируют, т.е. проводят реакцию присоединения водорода к молекулам ненасыщенных жирных кислот: 11 С17Н33СООН + Н2----- С17Н35СООН Приложение 2. Показатели омыления масел, используемых в рецепте мыла, представленного в этой работе, приведены в таблице 1. Таблица 1. Показатели омыления масел, используемых в рецепте мыла Масла Числовой показатель омыления Касторовое масло 0.1286 Маргарин 0.1345 Оливы масло 0.1345 Подсолнечника масло 0.1350 Пчелиный воск 0.0690 Для того, чтобы определить количество щелочи, нужно количество используемого масла в граммах мы умножали на число омыления. Касторовое масло – 100г 0.1286 = 12.8 Маргарин – 200г 0.1345 = 26.9 Оливы масло – 100г 0.1345 = 13.5 Подсолнечника масло – 50г 0.1350 = 6.7 Пчелиный воск – 50г 0.0690 = 3.4 12.8 + 26.9 + 13.5 + 6.7 + 3.4 = 63 г – необходимое количество щелочи. Воды взяли 30-35% от общей массы основных масел, т. е около 150г для данного рецепта. Приложение 3. Таблица 2. Результаты органолептического анализа образцов мыла Образец мыла 1. «CamaY» Соответст -вие ГОСТ Внешний вид Поверхност ь мыла гладкая. Выдавлена надпись «CamaY», штамп четкий Форма куска Прямоуголь -ная, с закругленными углами, удобная. + + Цвет Цвет мыла Приятный, равномер- фруктовый. ный, светломорковны й. + 12 Запах + Консистенция Твердая, в разрезе однородное , с трудом режется, откалывает ся. + 2. Мыло Поверхност Овальная, ручной ь мыла вогнутая. работы гладкая. Легкая Надписей и деформация штампов формы нет. Неровный срез Соответст -вие ГОСТ Таблица 4. Результаты Цвет мыла Нежный, равномерн цветочный ый, нежнорозовый измерения + Твердая, легко режется, в разрезе однородная + показателя + пенообразующей способности Образец мыла Объем пены, мл 120 94 «CamaY» Мыло ручной работы 13 14