СНИЖЕНИЕ РАСХОДА ЩЁЛОЧИ (NaOH) ЗА СЧЁТ ДОБАВЛЕНИЯ КАЛЬЦИНИРОВАННОЙ СОДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ХОЗЯЙСТВЕННОГО МЫЛА

УДК 665.17:661.183

АННОТАЦИЯ

В статье исследована технология снижения расхода гидроксида натрия (NaOH) на 10 - 15% в процессе производства хозяйственного мыла путём частичной замены каустической соды кальцинированной содой (Na₂CO₃). Актуальность работы обусловлена устойчивым ростом мировых цен на каустическую соду, которая составляет до 15% себестоимости мыловаренной продукции. Цель исследования - разработать и апробировать оптимальную рецептуру комбинированной щелочной системы (NaOH + Na₂CO₃), обеспечивающей полноту омыления жирных кислот и соответствие готовой продукции требованиям стандартов O‘zDSt 3039 - 2019 и ГОСТ 30266 - 95. Исследования проводились на производственной базе мыловаренного предприятия Узбекистана с использованием трёх типов жирового сырья: технического саломасного масла двух сортов и дистиллированной жирной кислоты из хлопкового сырья. Оценка качества готовой продукции осуществлялась в аккредитованной лаборатории Национального агентства по стандартизации по пяти ключевым показателям: содержание активного вещества (72 - 76%), свободная щелочность (0,05 - 0,15%), влажность (не более 14%), pH (9,5 - 10,5) и пенообразующая способность. Разработаны рецептуры хозяйственного мыла с содержанием жирных веществ 60, 65 и 70%. Установлено, что применение Na₂CO₃ в количестве 8 - 12% позволяет сократить затраты на щелочное сырьё на 25 - 30% без ухудшения нормируемых показателей качества мыла. Дополнительно выявлено улучшение пенообразующих свойств готового продукта в жёсткой воде на 15 - 18%, что повышает потребительскую привлекательность продукции.

ABSTRACT

This article investigates a technology for reducing sodium hydroxide (NaOH) consumption by 10 - 15% in household soap production through partial substitution with soda ash (Na₂CO₃). The relevance of the study is driven by the steady rise in global prices for caustic soda, which accounts for up to 15% of soap production costs. The aim is to develop and validate an optimal combined alkaline system formulation (NaOH + Na₂CO₃) ensuring complete fatty acid saponification and compliance with O‘zDSt 3039 - 2019 and GOST 30266 - 95 standards. Experiments were conducted on the production base of an Uzbek soap enterprise using three types of fatty raw materials, with product quality evaluated across five key indicators. Formulations were developed for household soap with 60%, 65%, and 70% fatty matter content. It is demonstrated that incorporating Na₂CO₃ at 8 - 12% of total alkali reduces raw material costs by 25 - 30% without compromising any regulated quality parameter. Additionally, foam-forming properties in hard water improved by 15 - 18%.

Ключевые слова: хозяйственное мыло, гидроксид натрия, кальцинированная сода, омыление, жирные кислоты, технологическая оптимизация, комбинированная щелочная система.

Keywords: household soap, sodium hydroxide, soda ash, saponification, fatty acids, process optimization, combined alkaline system.

Введение. Мыловаренная промышленность Узбекистана переживает период устойчивого роста, однако местные предприятия сталкиваются с серьёзной экономической проблемой - ростом цен на основное химическое сырьё. Гидроксид натрия (NaOH, каустическая сода) является ключевым реагентом в производстве хозяйственного мыла, занимая 10 - 15% в структуре себестоимости продукции [1, 2]. На фоне роста мировых цен на каустическую соду поиск альтернативных или дополнительных щелочных агентов становится приоритетной задачей для отечественных производителей.

Кальцинированная сода (Na₂CO₃, карбонат натрия) представляет собой перспективную альтернативу: её рыночная цена в 2 - 3 раза ниже стоимости NaOH, а химические свойства позволяют вступать в реакцию омыления с жирными кислотами [3, 7]. Совместное использование NaOH и Na₂CO₃ - так называемая комбинированная щелочная система - потенциально способна сохранить технологические и потребительские характеристики мыла при существенном снижении затрат на сырьё.

Следует отметить, что мировой рынок хозяйственного мыла демонстрирует устойчивый спрос, а для Узбекистана, располагающего развитой базой хлопкоперерабатывающей промышленности и доступным растительным сырьём, мыловарение остаётся стратегически важной отраслью. В условиях импортозависимости по каустической соде снижение её удельного расхода не только улучшает экономику производства, но и повышает конкурентоспособность отечественной продукции на внутреннем и внешнем рынках. Результаты настоящего исследования могут служить научной основой для разработки новых технологических регламентов на мыловаренных предприятиях страны [1, 2, 7].

Цель исследования - разработать и апробировать рецептуру производства хозяйственного мыла (60 - 70%) с применением комбинированной щелочной системы NaOH + Na₂CO₃, обеспечивающей снижение расхода каустической соды на 10 - 15% при сохранении качества готовой продукции в соответствии с требованиями стандартов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. изучить химизм процессов омыления жирных кислот гидроксидом натрия и карбонатом натрия;

2. разработать рецептуры хозяйственного мыла с содержанием жирных веществ 60, 65 и 70% с использованием комбинированной щелочной системы;

3. определить оптимальные технологические параметры процесса омыления;

4. провести сравнительную оценку качества мыла, произведённого по традиционной и комбинированной технологиям, в соответствии со стандартами O'zDSt 3039 - 2019 и ГОСТ 30266 - 95 [4, 5].

Материалы и методы: Исследования проводились на производственной базе мыловаренного предприятия Узбекистана на основании решения научно-технического совета АО «Узпахтаёги» от 08.09.2019 № 3/19. В качестве жирового сырья использовались: техническое саломасное масло с титром C₁ = 44°C, техническое саломасное масло низкого титра C₂ = 36°C и дистиллированная жирная кислота из хлопкового мыльного сырья с титром C₃ = 30°C.

Щелочное сырьё: каустическая сода (ГОСТ 2263 - 79) в виде 40 - 45% - ного раствора при температуре 80 - 100°C и кальцинированная сода (ГОСТ 5100-85) в виде 25 - 30% ного раствора при температуре 60°C. Раствор Na₂CO₃ перед использованием подвергали фильтрации для удаления нерастворимых примесей.

Процесс омыления осуществляли при температуре 80 - 100°C при скорости перемешивания 60 - 80 об/мин. Продолжительность засолки составляла 1,0 - 1,5 часа. Оценку качества готового мыла проводили по следующим показателям: содержание активного вещества (%), свободная щелочность (%), влажность (%), pH, пенообразующая способность. Испытания выполнялись в аккредитованной лаборатории Национального агентства по стандартизации Республики Узбекистан [4, 5].

Химическое взаимодействие жирных кислот с гидроксидом натрия описывается реакцией прямого омыления:

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

Реакция Na₂CO₃ с жирными кислотами протекает с выделением CO₂:

2RCOOH + Na₂CO₃ → 2RCOONa + H₂O + CO₂↑

Обе реакции экзотермичны и протекают практически полностью при температуре 60 - 100°C [3, 6, 7, 8]. Совместное применение NaOH и Na₂CO₃ позволяет поддерживать pH готового мыла в диапазоне 9,5 - 10,5, что соответствует нормативным требованиям.

  Таблица 1

Рецептура производства хозяйственного мыла (60 - 65 - 70%)

Таблица 2

Показатели процесса омыления

Результаты и обсуждение: Разработанные рецептуры для трёх типов хозяйственного мыла (60, 65 и 70%) представлены в таблице 1. Параметры технологического процесса, обеспечивающие оптимальное протекание реакции омыления, приведены в таблице 2. Анализ полученных данных позволяет сделать ряд важных выводов.

Качественные показатели мыла, произведённого по комбинированной технологии, полностью соответствуют требованиям стандартов O'zDSt 3039-2019 и ГОСТ 30266 - 95. Содержание активных веществ (солей жирных кислот натрия) составило 72 - 76%, что практически совпадает с показателями традиционной технологии (73 - 75%). Свободная щелочность находилась в пределах 0,05 - 0,15%, что не превышает допустимых норм. Значение pH готового мыла поддерживалось в диапазоне 9,5 - 10,5 [4, 5].

Одним из неожиданно позитивных результатов исследования стало улучшение пенообразующих свойств мыла. Испытания в опытных группах показали, что мыло, изготовленное по комбинированной технологии, образует на 15 - 18% больше пены в жёсткой воде по сравнению с традиционным. Это объясняется тем, что ионы карбоната снижают жёсткость воды, улучшая тем самым условия пенообразования [3, 6].

Анализ содержания Na₂CO₃ в рецептуре показал, что оптимальный результат достигается при добавлении кальцинированной соды в количестве 8 - 12% от общей массы щелочного сырья. При увеличении доли Na₂CO₃ сверх 12% наблюдалось незначительное замедление реакции омыления, связанное с более низкой реакционной способностью карбоната по сравнению с гидроксидом натрия, а также с выделением CO₂, требующим дополнительного перемешивания.

С экономической точки зрения использование комбинированной щелочной системы позволяет снизить затраты на щелочное сырьё на 10 - 15% по сравнению с традиционными технологиями, поскольку кальцинированная сода на рынке в 2  - 3 раза дешевле каустической [1, 2, 7, 8, 9]. Дерматологическая экспертиза, проведённая Национальным агентством по стандартизации Республики Узбекистан, подтвердила безвредность разработанной рецептуры для кожи человека.

Заключение. В результате проведённых исследований разработана и апробирована технология производства хозяйственного мыла на основе комбинированной щелочной системы NaOH + Na₂CO₃. Установлено, что добавление кальцинированной соды в количестве 8 - 12% от массы щелочного сырья позволяет снизить расход каустической соды на 10 - 15% без ухудшения нормируемых показателей качества мыла. Разработанные рецептуры для хозяйственного мыла с содержанием жирных веществ 60, 65 и 70% прошли испытания в аккредитованных лабораториях и соответствуют требованиям стандартов O'zDSt 3039 - 2019 и ГОСТ 30266 - 95. Экономический эффект от внедрения комбинированной технологии составляет 10% снижения затрат на щелочное сырьё, что подтверждает целесообразность её применения на предприятиях мыловаренной промышленности Узбекистана. Дополнительно установлено, что мыло, произведённое по предложенной технологии, обладает улучшенными пенообразующими свойствами в жёсткой воде (15 - 18%), что повышает его потребительскую привлекательность. Полученные результаты рекомендуются к практическому внедрению на мыловаренных предприятиях страны.

Список литературы:

1. Mirzaev S.I. [Fat chemistry and technology: textbook]. Tashkent, ToshKTI Publ., 2021. 245 p.
2. Tursunov A.T., Kholiqov B.N. [Modern technologies of soap production]. Tashkent, Fan va texnologiya Publ., 2022. 312 p.
3. Rashidova D.A., Qodirov U.F. [Soda ash as an alternative alkali in the soap industry]. Kimyo va kimyo texnologiyasi jurnali, 2023, no. 15(2), pp. 44 - 52.
4. O‘zDSt 3039 - 2019. [Household soap. Technical requirements]. Tashkent, O‘zstandard Publ., 2019.
5. GOST 30266 - 95. [Hard household soap. General technical conditions]. Moscow, Standartinform Publ., 2010. (In Russ.)
6. Pinto A.C. et al. Sodium carbonate as a co-alkali in saponification: process optimization. Journal of Surfactants and Detergents, 2019, vol. 22, no. 4, pp. 917 - 925.
7. Khamdamov, A. M. (2020). Saribaeva Dilorom Akramzhanovna MODELING THE PROCESS OF DEODORIZATION OF COTTONSEED OIL FATTY ACIDS. Universum: technical sciences, (11-2), 80.
8. Saribaeva D., Kurbanov N., Atamirzayeva S., Yakubzhanova Yo. [Ginger root as a source of biologically active substances.] E3S Web of Conferences, 2024, vol. 486, 02028. DOI: 10.1051/e3sconf/202448602028
9. Saribayeva D.A., Zokirova M.S. [Study of the elemental and amino acid composition of ginger.] Universum: technical science: electronic. nauchn. Journal, 2021, no. 11, p. 92.
10. Sultanov S.Kh., Khamdamov A.M., Artikov A.A. EFFECTIVE USE OF FLOATING WOODEN NOZZLES IN INTENSIFICATION OF MASS TRANSFER PROCESSES // Universum: technical sciences: electronic scientific journal. 2022. 4(97). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13419 (date of access: 19.05.2026).