香皂后加工技術(shù)

劉偉毅 李喬銘

（上海制皂有限公司，上海，200090）

皂類產(chǎn)品的生產(chǎn)具有悠久的歷史。大約在公元前2500年前就有用油脂和含有碳酸鉀的植物灰制取鉀皂，并且用這種肥皂洗滌羊毛的記錄。19世紀(jì)以來，由于路布蘭（Le Blane）制堿法的發(fā)展，香皂的生產(chǎn)進入了工業(yè)化的階段，到20世紀(jì)中期達到鼎盛時期。

現(xiàn)在，香皂是每個家庭都普遍使用的一種傳統(tǒng)的洗滌用品。目前，香皂依然是部分人群的生活必需品。香皂一般為固體塊狀產(chǎn)品，但也有膏狀和液體產(chǎn)品。香皂的使用對象不同于洗衣皂，它一般是針對人體的皮膚，比如洗手、洗臉和洗澡等。近年來，隨著人們生活水平的提高，不僅要求其具有潔膚的功能，而且要具有護膚、美容、殺菌、祛臭等一些新的功能。

因此，香皂領(lǐng)域也發(fā)生了不少變化，首先是液體產(chǎn)品如浴膠、浴露、液體皂和面部清潔劑的廣泛應(yīng)用；其次是越來越多的無皂清洗塊和所謂的復(fù)合皂，即皂和表面活性劑復(fù)合制品進入人們的家庭，這些產(chǎn)品逐步進入原屬于香皂的市場份額；第三制皂工藝也在變化，傳統(tǒng)的大鍋煮皂已經(jīng)逐步被自動化、智能化的連續(xù)制造工藝所取代。

本文主要簡述在固體香皂的生產(chǎn)過程中，香皂后加工這個特別重要的生產(chǎn)階段，不僅包括將許多不同而且大都是功能添加劑、產(chǎn)品關(guān)鍵原料和香精加入皂粒中，還需要高度專門化的加工設(shè)備和許多加工的技術(shù)訣竅和工藝關(guān)鍵控制點。這些技術(shù)和設(shè)備都是獲得消費者認可的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和品牌所不可缺少的特點和特性。

1 香皂的后加工技術(shù)

香皂的質(zhì)量主要與其皂基組成有關(guān)，即與其所使用的油脂原料組成有關(guān)。針對油脂這種制皂的原料。不同的油脂由于脂肪酸組成不同，制成的香皂質(zhì)地也是不同的。如軟性油脂生產(chǎn)的皂是軟的易溶的皂；而硬性油脂生產(chǎn)的皂是硬皂，這種皂在水中溶解難一些，溶解的時間相對長一些。牛油和棕櫚油是硬性油脂，也是制造香皂的主要原料，歐洲主要用牛油，東南亞、非洲主要用棕櫚油。這兩種油脂可使香皂質(zhì)地較硬，使用時間較長。但僅用這兩種油脂還不夠，皂的泡沫性能不好，所以還要配入一定量的棕櫚仁油或椰子油。這兩種油含有較多的月桂酸和肉豆蔻酸，制成的皂溶解性和發(fā)泡性能都很好。

傳統(tǒng)的高質(zhì)量香皂一直由80%牛油和20%椰子油混合皂化后制成。至今這個配比一直沒有改變，這樣制成的香皂具有一定的硬度、適當(dāng)延長的使用壽命、良好的泡沫性能，放在皂盒中產(chǎn)生的“皂糊”最少。

近年來，有些用于化妝的、溫和的香皂，加入了一定量的“富脂劑”。這種香皂中牛油和椰子油比例為1∶1，或者3∶2。這種用于化妝的香皂通常含有5%左右的富脂劑。富脂劑有多種，經(jīng)常用的富脂劑是精制的椰子油脂肪酸，這是一種非常有效的富脂劑，可以中和皂中存在的少量的游離堿。除富脂劑以外，香皂中還要加入適量的抗氧化劑、金屬離子螯合劑等，以有效地防止香皂因長期儲存造成的“酸敗”。

在完成皂基的制作后，會進入香皂的成型加工階段。在香皂的成型加工階段前期，皂粒中可以添加多種添加劑以賦予香皂特殊的性能。這些添加劑包括皮膚柔軟劑、潤濕劑、遮光劑、鈣皂分散劑、香精及各種功能添加劑及藥用成分等。這些添加劑加入后經(jīng)過簡單的攪拌混合后，會進行精制/研磨均化，保證皂基和添加劑的充分混合。而在添加劑的加入后，由于強烈的機械作用，皂粒的溫度也有所提高，可塑性也因此增加。而隨著溫度的降低，這種可塑性也隨之降低。因此，在成型階段，設(shè)備的強度要求很高，應(yīng)經(jīng)得起香皂的高強度擠壓。

在確保制皂設(shè)備的強度后，香皂成型生產(chǎn)線包括一系列的步驟，針對不同的皂這些步驟的順序可能有所不同，但這些步驟是必不可缺的。這些步驟包括：添加劑的捏合、精制/研磨、壓條、切割、打印、包裝和裝箱。

1.1 捏合

其中在第一步的添加劑混合階段，通常被稱為添加劑的捏合，即將皂粒和添加劑一起放入帶有槳式或渦輪式攪拌混合器中?；旌蠒r長一般在5 min左右，攪拌的時間一定要充分，否則容易導(dǎo)致添加劑和皂粒混合不均，添加劑只留在皂粒的表面。捏合機是由兩個相切的西格瑪槳葉和出料擠出螺桿組成，兩個西格瑪槳葉的選裝產(chǎn)生強烈的混合/捏合作用?；旌?捏合作用通過西格瑪槳葉的反向旋轉(zhuǎn)（一個槳葉的旋轉(zhuǎn)速度是另一個的兩倍）產(chǎn)生，在捏合混合器中經(jīng)常采用連續(xù)或半連續(xù)的加料步驟，將添加劑通過一定精度的計量泵輸入；粉體可直接稱入或制成漿液加入，如果漿液中含有可溶的固體，應(yīng)保證一定的溫度將其溶解后加入[1]。

若液體添加劑的量超過3%～4%時，皂粒的表面可能會過濕造成后加工困難，這種情況下，需要皂粒有較大的表面積和較低的含水量；或者，在干燥前，將這些添加劑加入皂基，這就需要這些添加劑具有一定的熱穩(wěn)定性，即在140℃時也能保證穩(wěn)定，不分解也不反應(yīng)。

1.2 精制/研磨

當(dāng)皂粒和添加劑經(jīng)過預(yù)先混合后，會進入精制/研磨操作，精制，一般會通過精制機進行。精制機由一個大的螺旋蝸桿和水冷卻圓柱形夾套組成，蝸桿裝在夾套桶內(nèi)。研磨后的皂料會經(jīng)由蝸桿的擠壓通過一個多孔罩板，呈面條狀被擠壓，再由蝸桿帶動刀片切下，送入下一道工序，也可在多孔罩板前裝上金屬篩網(wǎng)，可以去除一些污物、大的硬質(zhì)粒子和干粒皂等。精制機的操作是連續(xù)的，一般也裝有多種儀表控制和記錄各項操作參數(shù)。

研磨，用研磨機來完成。研磨機一般會由3～5個密封得很好、間距很小的軋輥組成，每個軋輥都和冷卻水相同，由水溫控制皂料溫度，一般在30～40℃，拌料經(jīng)過研磨機被壓成薄片狀，軋輥強力的剪切力使其進一步混合。獲得足夠多的塑性，塑性合適程度對于其后的工序和打印是極為重要的。而充分研磨后的皂料可以大大減少硬質(zhì)粒子和干皂粒的量，可以避免使用過程的“砂粒感”。

現(xiàn)代化的研磨機是高度自動化的，裝有多種儀表來指示控制各種參數(shù)，如進出水溫、軋輥間的空隙距離以及能量負荷等。其中溫度控制是最重要的，會影響皂料的可塑性和相轉(zhuǎn)變。三根滾筒V字排列，研磨效果好，皂料更加密實，設(shè)計有510°的總接觸表面積，要比傳統(tǒng)三輥研磨機高。同時確保沒有香皂掉落，不會發(fā)生香皂污染，能實現(xiàn)最優(yōu)化的溫度控制。3臺電機帶動3根滾筒，代替之前的齒輪，操作方便，免于更換齒輪配件。

香皂的精制/研磨是擠壓和剪切的聯(lián)合作用，精制/研磨的目的有3點：①產(chǎn)生完全均勻和均質(zhì)的產(chǎn)品；②消除低溶解度的硬顆粒來改善香皂的使用手感；③通過晶相結(jié)構(gòu)的改變，來提高產(chǎn)品的泡沫，溶解度和硬度[2]。

1.3 壓條

當(dāng)經(jīng)過精制/研磨的料體完全均質(zhì)后，具有可塑性的皂料會通過真空壓條進行壓條操作。壓條的目的是精制/研磨得皂料經(jīng)真空壓條機壓成組織緊密均勻、表面光潔的皂條。

真空壓條機由上下兩臺壓條機構(gòu)成，中間有一只真空室，俗稱雙聯(lián)真空壓條機。上壓條機除有一定的碾壓作用外，主要是封住真空。采用真空壓條機主要可以避免空氣混入皂料，產(chǎn)生剖面白芯。真空壓條機以上下壓條機鑄造成一體，也可以雙蝸桿裝在一個真空壓條機，并且以15～25 r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，將皂料擠壓到一個錐形的腔中，再經(jīng)過一個與皂直徑相同的“門”中擠出。在擠壓過程中，皂料不斷被壓縮，密度增加，體積也相應(yīng)縮小。皂料的特性是選擇單蝸桿和雙蝸桿壓條及蝸桿壓縮比的關(guān)鍵。

擠壓機裝有速度控制器。炮頭與螺桿頂端間一般裝有孔徑6～15 mm的多孔板，不同孔徑主要是用于調(diào)節(jié)出條速度。使用孔徑小的多孔板，出條的阻力大，研壓作用亦大。反之研壓作用小。在擠壓機的錐形腔，出口炮頭裝有加熱裝置，使皂料表面具有一定的溫度，這樣可以改善壓條后皂的外觀。

此處影響香皂擠壓程度的不利因素很多，其中包括與出條機有關(guān)的工況和操作。例如螺桿與圓筒之間的間隙由于長期磨損會變大，擠壓程度可能會由于香皂被返送至進料斗而嚴重降低。其他還有使用不正確的螺桿速度和冷卻水的溫度，多孔壓力板后的篩孔堵塞等。出條速率受皂基組成影響極大，特別是油脂混合物組成、水含量、電解質(zhì)含量 (尤其是氯化鈉)、添加劑品種和用量。某些香精對香皂塑性影響極大，要生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)香皂必須考慮所有這些因素。

現(xiàn)代化的擠壓機是完全自動化的，而且是可以遙控的，產(chǎn)量每小時可達1000～6000 kg。擠壓機和其余成型設(shè)備一致，所有部件應(yīng)采用不銹鋼或合金鋼制成，以防止重金屬混入成品皂中。螺旋蝸桿應(yīng)由較軟的硅-鋁合金制成，具有一定的韌性，以免萬一遇到堅硬的物體也不至于損壞。

近期外觀新穎、形態(tài)多樣的香皂品種也在不斷上市，加速了產(chǎn)品的升級換代。國際市場上香皂品種已琳瑯滿目，主要有利用壓條機真空室固態(tài)添加劑分配器，生產(chǎn)的可視添加物的功能香皂，還有采用壓條機筒體固體-液體（捏合）法、多孔板液體注入法，生產(chǎn)的彩紋及大理石花紋的香皂等[3]。

1.4 切塊

切塊，從螺旋擠壓機出來的連續(xù)、均質(zhì)、塑性的皂條被送進簡單切塊機切成一定尺寸供打印用的皂塊。固定和手動調(diào)鏈機械多刃的切割機被由電子/氣動和完全電子化的切塊機替代。由于電子技術(shù)的不斷推進，切塊機操作速度和精度也在不斷提高。

1.5 打印

打印實際上是香皂后加工的最后階段。經(jīng)切塊的出條皂坯，可先經(jīng)表面冷卻，也可不冷卻，用兩塊印模壓成成品皂，香皂打印機的種類很多，從簡單手工操作或半自動操作的到全自動的連續(xù)高速打印機，其產(chǎn)量300～400塊/分鐘，香皂重量20～400克。所用打印機的類型是根據(jù) 其產(chǎn)量和所需印模的種類選擇，在一定程度上還取決于最終產(chǎn)品質(zhì)量。

1.6 包裝

包裝：市場上的香皂采用紙盒包裝、枕式包裝、透明包裝材料、捆綁包裝。專業(yè)化妝品，禮品，新奇的香皂是打褶包裝，拉伸膜裹包，雙層片膜包裝。電商包裝包裹，高價位的香皂也用特殊紙盒包裝。包裝新材料新工藝不斷涌現(xiàn)。香皂包裝設(shè)備，紙盒包裝機，枕式包裝機、香皂進料（傳輸）系統(tǒng)，以及現(xiàn)有的新穎香皂包裝系統(tǒng)達到每分鐘600塊的包裝速度。自動化智能化的包裝機及包裝形式在不斷增長。

最后則是裝箱完成。

2 結(jié)語

針對香皂的原料配比、各種油脂的差別和制皂的后加工技術(shù)進行了闡述。在未來的發(fā)展趨勢中，復(fù)合型的油脂配方，更多不同功能添加劑的加入都會逐漸提高香皂加工的技術(shù)要求。隨著科技發(fā)展，香皂行業(yè)面臨多種洗滌用品的挑戰(zhàn)——香皂的改性改質(zhì)，產(chǎn)品趨向功能性和專用化以及商品形態(tài)多樣化。唯有發(fā)展和創(chuàng)新才能滿足人們對香皂產(chǎn)品的要求。