El rincón de la Ciencia I.S.S.N.: 1579-1149

nº 60 (octubre-2011)

La Química en la elaboración del jabón artesanal (RC-139)


Fco. Manuel García Ruiz


Introducción

Una práctica habitual en la Enseñanza Secundaria es la saponificación de una grasa y la obtención de jabón. Se realiza generalmente en la materia de Química en diferentes niveles y con diferente grado de profundización y complejidad, aunque también se recoge en la materia de Biología e incluso en la de Geografía como ejemplo de proceso industrial. El objeto de este artículo es recopilar y ordenar la información sobre los diferentes procesos de obtención de jabón a nivel casero y artesanal, y traducir el vocabulario artesano asociado a su elaboración a un lenguaje científico adecuado, pues no siempre son coincidentes y dan lugar a confusiones.

Proceso de obtención del jabón

La elaboración de jabón se describe con numerosas recetas cuyo denominador común es:

Grasa (o mezcla de grasas) + lejía de sosa caústica  --->  jabón

Desde la Química el proceso se denomina saponificación, y aunque estrictamente ocurre en dos etapas:

1. Hidrólisis de triacilglicéridos en medio básico, obteniéndose glicerina y los ácidos grasos.

2. Neutralización de los ácidos grasos con hidróxido de sodio (o de potasio) dando la sal correspondiente y agua.

En la elaboración artesanal del jabón todo ocurre al mismo tiempo, la glicerina no se separa y forma parte del producto final, por lo que la reacción se puede describir mediante la siguiente reacción química:

 

La enorme variedad de jabones presentes en el mercado se explican por la gran variedad de aceites y grasas que se pueden saponificar y del proceso de elaboración empleado. Esto quiere decir en lenguaje químico que el producto de la saponificación depende fundamentalmente del tipo de reactivos y de las condiciones de reacción.

Consideraciones sobre los reactivos

Sobre la grasa empleada. Su variedad reside en los ácidos grasos que la conforman. Se expone a continuación una clasificación de los más abundantes en las grasas que se emplean para la obtención del jabón

Ácidos grasos saturados. Son ácidos grasos sin dobles enlaces entre carbonos y por tanto tienden a formar cadenas extendidas. La interacciones de Van der Waals entre ellas hacen que en su conjunto se vean como grasas sólidas, llamadas comúnmente “grasas duras”.

Ácido laúrico (ácido dodecanoico)

Ácido mirístico (ácido tetradecanoico)

Ácido palmítico (ácido hexadecanoico)

Ácido esteárico (ácido octadecanoico)

Ácidos grasos insaturados. Son ácidos grasos con dobles enlaces “cis” entre carbonos. Cada doble enlace origina un “codo” que impide formar cadenas de ácidos grasos extendidas, por lo que las interacciones de Van der Waals son menores y por tanto macroscópicamente suelen ser líquidos a temperatura ambiente, denominándose “aceites”

Ácido oleico, (ácido cis-9-octadecenoico)

Ácido linoleico (ácido cis, cis-9,12-octadecadienoico)

Ácido linolénico (ácido cis-9,12,15-octadecatrienoico)

Un aspecto a tener en cuenta es que las grasas naturales no son sustancias puras, y que la conforman diferentes ácidos grasos en diferentes proporciones. Esto implica que para obtener un determinado jabón con determinadas propiedades como textura, compacticidad, solubilidad, facilidad para hacer espuma, etcétera, los maestros jaboneros trabajan con mezclas de grasas. Si en ésta predominan los ácidos grasos saturados originarán jabones duros y compactos, mientras que si predominan los ácidos grasos insaturados generarán jabones blandos y menos compactos.

Las grasas y aceites más empleados en la elaboración de jabones de tocador se recogen en la siguiente tabla, con la proporción de los principales ácidos grasos.

Aunque en principio cualquier grasa o aceite puede usarse para obtener jabón, hay algunas que por la composición y proporción de ciertos ácidos grasos insaturados provocan el enrarecimiento del jabón. Este proceso consiste en la acción bacteriana sobre los dobles enlaces, oxidándolos hasta formar aldehídos o ácidos carboxílicos. Para evitar este proceso se incorpora al proceso pequeñas cantidades de vitamina E o mediante la adición al jabón productos naturales con propiedades antibacterianas como el extracto de semillas de pomelo.

Por último indicar que se suele emplear aceites especiales en pequeñas proporciones (al 10% en masa de a grasa inicial) que dotarán al jabón de propiedades cosméticas. El ejemplo más significativo es el aceite de Rosa de Mosqueta.

La disolución básica. Conocida en el mundo artesanal como “lejía” aunque no es lejía en sí y sólo comparte con ésta su carácter básico. Es una disolución de hidróxido sódico o potásico ¿De qué depende la elección de un hidróxido u otro? La diferencia fisicoquímica radica en que el ión potasio tiene mayor radio iónico y una menor carga nuclear efectiva. Esto provoca dos efectos diferentes:

Los jabones potásicos se disuelven antes que los jabones sódicos, y generan mayor cantidad de espuma.

Se emplea el hidróxido sódico para obtener jabones duros para el lavado de ropa o del hogar, e hidróxido de potasio para obtener cremas de jabón, pasta de dientes o jabón de afeitar.

¿Qué cantidad de sosa es necesaria para prepara un jabón? Una primera propuesta es hacer una valoración de la sosa empleada por diferentes métodos analíticos. Pero esto no es necesario, pues al ser un proceso conocido desde la antigüedad se ha ido recabando información hasta lo que hoy día se conoce como el índice de saponificación de un aceite, que es la cantidad de sosa necesaria para saponificar un kilogramo de aceite. En la siguiente tabla se muestran los índices de saponificación de las grasas presentadas en la siguiente tabla:

Así, por ejemplo, el aceite de oliva tiene un índice de saponificación de 134, que indica que para convertir en jabón un kilogramo de aceite es necesario 134 gramos de sosa. Si en lugar de un jabón sódico se pretende obtener un jabón potásico hay que realizar una corrección debida a la diferencia de la masa-fórmula de ambos hidróxidos. Como la masa fórmula del hidróxido potásico excede en 1.4045 veces, para obtener el índice de saponificación con hidróxido potásico hay que dividir entre dicha cantidad el índice de saponificación con hidróxido de sodio Conocida la cantidad de sosa necesaria; ¿qué concentración se prepara? Pues de nuevo nos encontramos con una enorme variedad, y las numerosas recetas de libros o internet suelen expresar la concentración en tanto por ciento en masa. Como norma general las grasas duras (con abundancia de ácidos grasos saturados) requieren disoluciones más concentradas, es decir; menor cantidad de agua. Al contrario, grasas en las que predominen las grasas líquidas (con abundancia de ácidos grasos insaturados) requieren disoluciones más diluidas, con mayor proporción de agua.

En la red se encuentran páginas interesantes con “calculadoras de saponificación”. Son sencillos programas para calcular la cantidad de sosa y su concentración necesarios para saponificar una grasa o una mezcla de ellas. Además, dan información acerca del jabón que se va a obtener, como su capacidad de hacer espuma, su poder acondicionador, su dureza o los posibles problemas que pueda tener por enrarecimiento de sus componentes.

Condiciones de reacción: Punto de traza. Una vez seleccionada la grasa y disuelta la sosa, no basta con mezclarlos sin más. Es más, al principio se observa una pequeña turbidez que dista mucho del jabón final. Hay que tener en cuenta que el jabón es una emulsión de sales de ácidos grasos, agua y glicerina, lo que nos sugiere que es necesario agitar concienzudamente los reactivos para obtener el producto deseado. Las recetas más tradicionales hablan de agitar en círculos siempre en el mismo sentido y los libros más actuales aconsejan el uso de agitadores o batidoras de cocina para acelerar el proceso y obtener una mezcla final más homogénea. El batido de los reactivos termina cuando la mezcla tiene un aspecto pastoso, y lo más importante: al pasar una varilla deja un surco en la superficie. Este punto es el llamado punto de traza e indica que el jabón está listo para añadir ingredientes que le darán al jabón un sello propio, como puede ser chocolate, arcillas para obtener jabones exfoliantes, o café molido para jabones con gran poder de desodorificación.

Terminada la adicción de estos ingredientes, el jabón está listo para enmoldarlo.

La sosa como reactivo limitante: Sobreengrasado. Consiste en añadir más grasa de la necesaria, para que quede sin reaccionar. Esta técnica se suele emplear con aceites vegetales que dotan al jabón de texturas suaves, genera más espuma e incluso se aprovechan las propiedades cosméticas de alguno de los aceites de partida, como en el caso del aceite de oliva. Para obtener estos efectos el sobreengrasado no debe superar el 10%, pues en caso contrario quedaría un producto grasiento de escasa utilidad.

Reacción en frío y curación del jabón. Consiste en partir de los reactivos iniciales en frío. Se suele hacer con hidróxido sódico y se obtienen jabones duros. El principal inconveniente de esta técnica es partir de grasas sólidas como el sebo. Para solventarlo se calientan y se mezclan con grasas líquidas para conseguir una mezcla con un menor punto de fusión y por tanto líquida a temperatura ambiente. Los jabones obtenidos por este proceso se deben someter a un proceso de curado. Esto consiste en dejarlos reposar de 4 a 8 semanas. Durante este tiempo la reacción de saponificación se completa, por lo que el jabón va adquiriendo un pH menos básico. También pierde el exceso de agua y el jabón se va endureciendo. La reacción en frío más popular es la obtención de jabón a partir de los aceites usados de uso doméstico, proveniente principalmente de frituras. El jabón obtenido suele tener color céreo, no es especialmente duro y se suele emplear rallado en forma de polvo.

Reacción en caliente y gelificación. Consiste en tener el producto durante unas dos o tres horas entre 50 y 80ºC, bien en horno o al baño maría. El jabón permanece en un estado fluido y de mucha viscosidad (de ahí el nombre de gelificacion). De esta forma se consigue que la saponificación se complete (por lo que el jabón obtenido no es necesario curarlo) Una ventaja de este método es poder añadir aceites esenciales y colorantes después del proceso de saponificación pero cuando el jabón no está sólido. De esta forma preservamos éstos componentes del pH básico del proceso de saponificación y que podría alterar su composición.

Jabones de glicerina. Desde la química no tiene sentido hablar de jabones de glicerina, pues la glicerina es un alcohol (1,2,3-propanotriol) del que se puede obtener su sal sódica o potásica, pero en condiciones más enérgicas y que no tendría las propiedades que se esperan de un jabón. Por otro lado, en principio todos los jabones llevan glicerina como producto de la reacción de saponificación. Industrialmente existen procesos para hidrolizar los acilglicéridos en ácidos grasos y glicerina, y separar ésta antes de obtener el jabón final, pero en los jabones caseros y artesanos interesa no separar la glicerina, pues le confiere suavidad al producto final.

Entonces ¿Qué es un jabón de glicerina? Pues un jabón que en su proceso de saponificación se les han añadido sustancias para obtener jabones translúcidos. La sustancia más empleada para ello es la glicerina, y de ahí su nombre de jabones de glicerina, aunque es más correcto hablar de jabones de base de glicerina.

Fuentes del artículo

http://www.mendrulandia.es  Página dedicada a todo lo relacionado con el jabón artesanal y al elaborado en casa. Posee excelente y detallada información, una magnífica calculadora que ofrece la posibilidad de guardar tus fórmulas y un foro donde los aficionados a la elaboración de jabón comparten sus experiencias.

http://www.textoscientificos.com/jabon  Monografía extensa sobre el proceso de obtención del jabón, incluyendo los procesos industriales.

Coss, Melinda. “El libro del jabón artesanal”. Editorial Disfruto y hago.

Gómez Ortega, María del Mar. “Jabones naturales para hacer en casa con aceite de oliva”. Editorial Océano ámbar.

 

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Fabricando jabón [http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Practica/PR-21/PR-21.htm]


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