CN101541940A - 使用反式脂肪酸结构化的皂条 - Google Patents

Abstract

本发明提供了具有的碘值高于70克/100克的皂条，其中总的不饱和脂肪物质中超过70重量％是反式脂肪物质。优选地，皂条包括30到60重量％的总脂肪物质(TFM)，并且，理想地，所述TFM包含70－90重量％的不饱和脂肪物质。发现了所述皂条提供良好的清洁效力和可接受的硬度。

Description

使用反式脂肪酸结构化的皂条

技术领域

本发明涉及皂条，特别地涉及具有高清洁效率和理想硬度的皂条。

背景技术

皂类主要包含脂肪酸盐并常规地用于清洁目的。皂类以多种形式出售，例如，为液体、浆状物、薄片和条状物的形式。在所有的形式中，条形被许多消费者所更喜欢，因为皂条在被消费者基本上用完之前的这段时间内皂条所具有的预定形状通常得以被保持。

皂条被广泛地用于个人清洁应用并且这类皂类被称作盥洗皂(toiletsoaps)。其也被用于清洁织物并且这类皂类被称作洗衣皂(Laundrysoaps)。皂类常规地通过植物、动物、矿物或合成来源的油类的皂化来制造或者通过通常用碱中和脂肪酸混合物来制造。

常规的皂条通常包含占皂条重量的70-85％的总脂肪物质(TFM)，尽管也制造了具有更低量的脂肪物质的皂条。具有如此高量的总脂肪物质的皂条提供了良好的清洁并且这种皂条在储存和使用期间具有高度的结构完整性，但是由于原材料亦即脂肪酸或油类的高成本而倾向于是昂贵的。过去认为还可通过具有相对更低的TFM的皂条实现可接受的清洁程度。

用于制造皂类的脂肪酸具有8到22个碳原子。脂肪酸可以是饱和的或不饱和的。公知的是，由饱和脂肪酸、特别是由碳链长度大于16的那些饱和脂肪酸制造的皂类通常不对清洁作用有贡献。当皂类的碳链长度增加到大于16时，在水中的溶解度降低并附随地发生清洁效力的降低。然而，这些具有碳链长度为16或18的饱和脂肪酸，例如，由棕榈酸或硬脂酸制造的皂类，为皂条提供了很好的结构化(structuring)。因此，已经使用具有不同碳链长度的饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的盐的明智混合制造了皂条。然而，需要兼顾两方面，一方面是获得清洁效力，另一方面是皂条完整性。必需要达到所有这些方面并同时确保皂条成本最小化。

许多人已经尝试并入具有更低碳链长度的皂类和更高量的不饱和的更高碳链长度的脂肪酸以确保清洁性更好，同时并入相对廉价的非脂肪物质例如矿物来源的材料，如粘土、滑石、氢氧化铝等等以达到结构完整性。IN177828(Hindustan Lever，1997)、WO2006094586(Unilever，2006)是几个描述这种皂类及其制造方法的出版物。

另一种方法是在制造皂条期间原位制备某些合成的结构化剂(structurants)。在皂类生产期间原位制备这种合成的结构化剂如胶体氢氧化铝和硅酸铝的方法在IN187129(Hindustan Lever Ltd.，1997)和US6207636(Unilever，2001)中有述。

尽管上面描述的皂类提供了更好的清洁效力和改善的皂类结构化并同时保持了低成本，但是消费者总是欢迎这样的产品，即该产品与过去可获得的产品相比提供更好的清洁效力，只要他们获得的产品具有相同的完整性和硬度并且还具有如果不是更好的也是相似的性质如低量软糊(mush)、磨耗率低和在使用期间是光滑和温和的。同时，制造商始终在研究以开发如何可以更低成本将这种皂类提供给消费者。

本发明人致力于解决这一问题并尝试着并入具有更高碳链长度的皂类和具有已知可提供良好清洁性质的高水平的不饱和脂肪酸皂类。本发明人发现高水平的不饱和脂肪酸皂类、特别是那些具有大于70的碘值的皂类的并入具有相对差的条形结构完整性。并入高水平的不饱和脂肪酸皂类还具有其它问题，例如颜色不稳定、气味差等。本发明人惊讶地发现，并入某些选择范围内的不饱和脂肪酸的特定异构体形式即反式脂肪酸提供了理想的清洁效力以及所需的条形结构完整性和硬度。大部分天然存在的具有高不饱和度的油类以及由其制造的脂肪酸主要以顺式异构体形式存在。在天然存在的油类中，反式异构体形式以很少的量存在。因此，过去制造的具有不饱和脂肪酸的大部分皂类主要包含顺式异构体。

然而，在过去已有关于制造包含反式脂肪酸的皂条的尝试。JP3244699(Lion Corp，1991)描述了泡沫丰富并包含反油酸盐和油酸盐的皂类组合物。然而，反油酸盐和油酸盐的比为5∶95到70∶30。

GB1033421(Unilever，1966)描述了一种皂条，包括使富含不饱和酸基团的脂肪发生异构化以形成基于其中的总脂肪负荷为7到30％的反式酸基团、然后皂化以制造皂类。

上述两个出版物举例说明了具有较高量的饱和(大于50％)脂肪酸如椰子油、棕榈油、棕榈仁油和大豆油的皂类，并且在其中并入反油酸或原位形成反油酸。这些皂类的结构化主要来自于其中所包含的较高水平的饱和脂肪酸皂类，即，所制造的皂类的碘值通常比70低得多。

发明目的

因此，本发明的一个目的是提供具有高水平的不饱和皂类的皂条，其与过去可获得的皂类相比可提供相对优异的清洁效力并同时确保皂条的所需硬度。

本发明的又一个目的是提供具有相对优异的清洁效力和可接受的硬度并且无需损害使用者所需的性质如低量软糊和高量泡沫的皂条。

发明概述

本发明涉及一种皂条，其具有的碘值高于70克/100克并包含以皂条中的总脂肪物质的重量计低于30％的饱和脂肪物质，其中总的不饱和脂肪物质中超过70重量％是反式脂肪物质。

发明详述

本发明涉及具有高水平的不饱和脂肪物质的皂条，即，具有大于70克/100克的碘值的皂。本发明甚至很好地适用于具有大于90克/100克的碘值的皂类，在其它情况下这种皂类倾向于非常软。本发明的皂条可用于个人洗涤应用如沐浴、面部洗涤、身体洗涤、剃须皂条等，并用于洗涤衣服、内部装饰、地毯和硬表面。

本发明提供了给出优异的清洁效力并同时保持使用者所需的性质的皂条。术语总脂肪物质，通常缩写成TFM，用于表示皂类中存在的脂肪酸和甘油三酯残余物的重量百分数而不考虑同时存在的阳离子(因为皂类是脂肪酸盐)。

对于具有18个碳原子的皂而言，同时存在的钠阳离子通常总计达约8重量％。根据需要可使用其它阳离子，例如锌、钾、镁、烷基铵和铝，而不脱离本发明的范围。

术语皂表示含羧基的脂肪酸的盐。皂可从皂生产中所常规使用的甘油三酯/油类中的任一种衍生而来。因此，皂中的羧酸根阴离子可包含8到22个碳原子。然而，优选皂包含12到18个碳原子，更优选包含16到18个碳原子。

皂可通过脂肪/油类的皂化或脂肪酸的中和而获得。

从任何已知的和可用的具有不饱和脂肪酸的油类/脂肪酸来源制造的皂可被使用，但是本发明特别地涉及具有的碘值大于70、更优选大于90，即，总脂肪物质中不饱和脂肪酸的含量高的皂类。可用于本发明的已知的不饱和脂肪酸包括油酸、亚油酸、蓖麻酸或亚麻酸。提供处在所需碘值范围内的脂肪物质的油类的适当来源是牛油、牛油硬脂(stearine)、大豆油、鱼油、蓖麻油、花生油、米糠油、或棕榈油精和其它。作为替代，用于制造本发明的皂的起始材料是经过蒸馏的脂肪酸(DFA)，其从富含不饱和脂肪酸的多种来源的油类的皂化制造。

牛油脂肪酸来源于多种动物来源。牛油的脂肪酸组成为约1-8％的肉豆蔻酸、约21-32％的棕榈酸、约14-31％的硬脂酸、约0-4％的棕榈油酸、约36-50％的油酸和约0-5％的亚油酸。典型分布是2.5％肉豆蔻酸、29％棕榈酸、23％硬脂酸、2％棕榈油酸、41.5％油酸和3％亚油酸。

米糠油给出IV～90的脂肪酸的混合物，其包括45％油酸、35％亚油酸和15％棕榈酸并且当皂化时得到软质皂。蓖麻油也具有IV～90，具有～90％蓖麻油酸并得到软质的和粘稠的皂。

几何异构体具有相似的化学式但是在C＝C双键周围的空间排列不同。这种几何异构现象也适用于具有碳-碳双键的不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸表现出几何异构现象并且本质上主要以顺式构型存在。不饱和脂肪酸的主要来源是植物油和动物脂肪。不饱和脂肪酸的反式异构体的天然来源并不丰富。它们被发现以少量存在于动物脂肪(2-6％)、氢化植物油(1-30％)、加工食品(最多1％)等中。反式脂肪酸比相应的顺式脂肪酸具有更强的抗氧化性并且酸败倾向更低，所述酸败导致脂肪酸气味变坏和颜色变深。

顺式    反式

皂条优选地从在碳链中含8到22个、更优选12到18个碳原子的脂肪物质制造。本发明的皂条优选具有30到60重量％、更优选35到50重量％的总脂肪物质(TFM)。在总脂肪物质中，优选总脂肪物质的70到90重量％是不饱和的以便落入所需的IV范围内。

为了具有所需的碘值，皂条具有以总脂肪物质的重量计低于30％、更优选低于10％的饱和脂肪物质。皂条优选具有的密度低于1.1g/cm³、更优选低于1.05g/cm³。

油酸(C18脂肪酸)是在自然界中被发现的最丰富的不饱和脂肪酸。油酸具有顺式异构体结构。油酸的反式异构体已知是反油酸。因此，油酸皂的反式异构体，即反油酸皂，是可用于制造本发明的皂条的最优选的反式异构体。其它适合的反式异构体脂肪酸是反蓖麻酸(C18:1，在第12位有羟基)和反亚油酸(linelaidic)(C18:2)。

本发明的皂条可具有大量的水，优选20到50重量％，更优选35到45重量％。

尽管本发明的皂条优选从熔融浇注方法制造，但是也可使用其它已知的方法如研磨和模压制造。

任选的成分

本发明的洗涤皂可任选地包含合成的表面活性剂或可选自阴离子、阳离子、两性、非离子或两性离子类型的表面活性剂。当存在时，它们的含量通常不高于10重量％。

本发明的皂条可包括非水溶性的无机粒子如滑石、粘土、陶土或碳酸钙。当存在时，它们作为填料被添加并且通常要求其存在量不大于1％以实现结构化益处。

其它的结构化***：

尽管在指示量下的本发明的主要结构化试剂即反式脂肪物质足够提供整体结构化作用，同时还给出良好的清洁效力，但是其它已知的结构化试剂也可与本发明一起使用用于额外的益处。其它适当的结构化化合物是无机硅酸铝，优选使用与硅酸根阴离子缩合的单体铝来源原位生成。任选地，也可使用无机粒子结构化剂硅酸钙，优选从选自可溶性钙化合物如氢氧化钙的前体材料与硅酸钠反应原位生成。这种任选的结构化剂通常的含量为组合物重量的0.5到10％，更优选0.5到5％。

其它任选的成分

个人洗涤应用：当用于个人洗涤应用时，有益试剂，例如，增湿剂，润肤剂，防晒剂或抗老化化合物可被并入到本发明的组合物中。增湿剂和润肤剂的实例包括湿润剂如多元醇、甘油、鲸蜡醇、卡波泊尔、乙氧基化蓖麻油、石蜡油、羊毛脂及其衍生物。还可包含硅氧烷化合物诸如硅氧烷表面活性剂如DC3225C(Dow Corning)和/或硅氧烷润肤剂、硅油(DC-200，来自Dow Corning)。还可并入防晒剂诸如4-叔丁基-4′-甲氧基二苯甲酰基甲烷(可以商品名PARSOL 1789得自Givaudan)和/或2-乙基己基甲氧基肉桂酸酯(可以商品名PARSOL MCX得自Givaudan)或其它UV-A和UV-B防晒剂。水溶性二醇类诸如丙二醇、乙二醇、甘油可以至多10％的水平使用。

可并入其它添加剂，诸如一种或多种非水溶性粒子材料，例如无机结构化剂如滑石，多糖如淀粉或改性淀粉和纤维素。然而，非水溶性结构化剂通常的含量低于皂条重量的1％。可任选地并入少量的添加剂，包括着色剂、防腐剂和芳香剂。

织物洗涤应用：皂条可任选地包括一种或多种助洗剂。助洗剂优选选自碳酸钠、沸石、硅酸钠或三聚磷酸钠中的一种或多种。并入粉末形式的另外的其它任选成分，例如填料如氯化钠或硫酸钠。可用于提供改进的使用者性质的其它任选成分包括抗再沉积剂、荧光增白剂、增白剂或酶。

方法：

用于制造本发明皂条的方法优选包括以下步骤：(i)中和具有反式酸(具有所需IV)的脂肪酸混合物以形成皂类，(ii)将皂混合物熔融在所需量的水中，和(iii)将所得混合物浇注形成具有所需形状的皂条。

脂肪酸的反式异构体优选使用异构化方法被制造，该异构化方法包括使不饱和顺式异构体脂肪酸混合物与原位生成的亚硝酸反应的步骤。亚硝酸可以通过任何已知的方法原位生成，但是优选方法是通过使亚硝酸盐与强酸反应。亚硝酸盐优选是水溶性的碱金属盐或碱土金属盐。其中亚硝酸钠是优选的。强酸可以是盐酸、硫酸或硝酸，优选硝酸。异构化反应通常通过在45到65℃的温度下搅拌反应混合物来进行。反应时间优选1到3小时。反应优选在惰性气氛中、优选在氮气存在的条件下进行。

本发明将通过参考以下的非限制实施例进行说明。

实施例

比较例A、B和实施例1、2

通过以下方法制造了具有表1中所列组成的皂条：

皂制造：将脂肪酸在装备有高架搅拌器并保持在热水浴中的三颈圆底烧瓶中熔融。在连续搅拌下在85℃用50％ NaOH中和熔融的脂肪酸，加入电解质以及所需量的水。用酚酞指示剂测定中和终点。然后在模具中浇注热熔融物形成皂条。

异构化反应：通过亚硝酸的原位生成进行不饱和脂肪酸的顺-反式异构化。将不饱和脂肪材料装入到装备有高架搅拌器的三颈圆底烧瓶中，提供保持氮气氛的设备。

将亚硝酸钠和硝酸以可原位生成2-4％(以被装入的脂肪物质的重量计)亚硝酸的比加入到烧瓶中，在60℃搅拌混合物2小时，然后在分液漏斗中用热水洗涤粗产物三次、用1％碳酸氢钠溶液洗涤一次。通过上面已经描述的方法将反式脂肪材料转化为皂。

碘值，是表示油中的不饱和脂肪酸的总量的量度并且是与100克油结合的碘的克数量度。该方法包括使油或脂肪酸的样品与碘反应。还可从脂肪酸组成计算碘值。

反式含量的测定：

FTIR定量分析：使用Perkin Elmer傅里叶变换红外线光谱仪测定异构化反应的产物中的反式含量。在四氯化碳中制备了不同浓度的产物并在900cm^-1到3500cm^-1之间扫描。检测到在产物中的在970cm^-1处的反式双键的特征峰，并且观察到该图谱与标准反油酸(Sigma Aldrich，99％纯度)一致。用不同浓度下的峰面积和峰高度进行校准和定量。

GC定量分析：使用气相色谱法进行进一步的定量分析。使用具有0.22内径的BPX70 100m极性柱。以2℃/分钟的升温速率设计从140℃到210℃的温度曲线。载气是在60psi下的氦气。使用FID检测器来检测信号。

使用针入度值和屈服应力测量值表示皂条硬度，结果也概括在表1中。

针入度值和屈服应力测量：使用对样品施加的总负荷为200克、半锥角为15度和圆锥尖部半径(截短)为0.1795毫米的针入度计测量针入度值(以mm表示)。使用下式计算屈服应力(KPa)：

Y·S＝W*g/∏(d*tan15+0.1795)²

其中，d＝针入度值(mm)，w＝对样品施加的负荷(gm)，g＝重力常数。

表1

组成	比较例A	比较例B	实施例1	实施例2
					皂，wt％	50	50	50	50
碘值	92	90	90	91
					不饱和％#	87	87	87	87
反式皂％*	0	60	74	80
					电介质	2.0	2.0	2.0	2.0
甘油	5	5	5	5
					无机物	-	-	-	-
水	40	40	40	40
					针入度值(mm)	糊状物	6.0	3.5	3.0
屈服应力(kPa)	糊状物	200	501	647

^#不饱和％是不饱和脂肪物质占总脂肪物质重量的重量百分数。

*反式皂％是反式脂肪酸皂类占不饱和脂肪酸皂类重量的重量百分数。

测量了以上全部样品的其它的使用者所需性质即起泡性和洗涤性并且发现这些性质是可接受的。

表1中的数据表明本发明的皂条(实施例1和2)在针入度值和屈服应力两个方面都优于现有技术的皂条(比较例A和B)。

比较例C和实施例3到5

根据关于实施例1和2所述的过程制造本发明的多种皂条制剂(实施例3到5)。通过类似方法制造的市售的皂“Sunlight”作为对照(比较例C)。成分概括在表2中。

表2

组成	比较例C	实施例3	实施例4	实施例5
					皂，wt％	63	45	40	40
碘值	47	90	85	90
					不饱和％#	50	87	85	87
反式皂％*	0	77	75	73
					其它表面活性剂，wt％			月桂酸钠2％	5％ AOS
电介质+硅酸钠，wt％	7	5	5	5
					多元醇，wt％	0	5	10	10
水，wt％	30	45	43	40

AOS：α-烯烃磺酸盐(碳链长度为12)

评价了实施例3到5的皂条的针入度值和屈服应力并与比较例C的值进行比较。硬度是相当的因为所有样品的针入度值为约3毫米并且屈服应力值为约570KPa，这对于消费者是可接受的。其它使用者性质，即起泡性、洗涤性和磨耗率也是相当的。因此，本发明提供了使用相对更低量的脂肪物质制造的皂条(实施例3到5)，但是这些皂条就所有的使用者所需性质而言都可与市售皂类相媲美。

Claims (14)

1.一种皂条，其具有的碘值高于70克/100克并包含以皂条中的总脂肪物质的重量计低于30％的饱和脂肪物质，其中总的不饱和脂肪物质中超过70重量％是反式脂肪物质。

2.权利要求1的皂条，其中所述碘值高于90克/100克。

3.权利要求1或2的皂条，其中所述脂肪物质具有12到22个碳原子。

4.前述权利要求中任一项的皂条，其中所述皂条包括20到50％的水。

5.前述权利要求中任一项的皂条，包括30到60重量％的总脂肪物质(TFM)。

6.前述权利要求中任一项的皂条，以皂条中总的脂肪物质的重量计包括70到90％的不饱和脂肪物质。

7.前述权利要求中任一项的皂条，具有低于1.1g/cm³的密度。

8.前述权利要求中任一项的皂条，包含低于1％的非水溶性的无机结构化剂。

9.制造前述权利要求中任一项的皂条的方法，其中所述方法包括以下步骤：

(i)中和具有所需碘值的反式脂肪酸的脂肪酸混合物以形成皂混合物，

(ii)将皂混合物熔融在所需量的水中，和

(iii)将所得混合物浇注成具有所需形状的皂条。

10.权利要求9的方法，其中反式脂肪酸物质使用异构化过程制备，所述异构化过程包括使不饱和顺式异构体脂肪酸混合物与原位生成的亚硝酸反应的步骤。

11.权利要求10的方法，其中亚硝酸通过使亚硝酸盐与硝酸反应原位生成。

12.权利要求10或11的方法，其中异构化反应在45到65℃的温度下进行。

13.前述权利要求10到12中任一项的方法，其中异构化反应进行1到3小时。

14.前述权利要求10到13中任一项的方法，其中所述反应在氮气氛中进行。