1 Procesos fsicos industriales
PROCESO DE FABRICACIN PARA JABN
Elaboracin de jabn de tocador
1. Recepcin y almacenamiento de materias primas: En esta actividad se efecta el recibo, almacenamiento de las materias primas y se registran sus caractersticas principales, tales como proveedor, procedencia, costo y cantidad recibida. Las materias primas permanecen almacenadas hasta su empleo en el proceso productivo. Para el almacenamiento de las materias primas lquidas se requiere el empleo de grandes tanques superficiales o subterrneos. Materias primas
Grasa animal: Sebo, manteca, aceite de pescado, etc.
Aceite vegetal: Aceite de coco, aceite de palma, aceite de man, aceite de oliva, aceite de semillas de algodn, etc.
Sosa custica: Forma slida, forma lquida, o ceniza de sosa
Sal: Calidad industrial.
Agentes adicionales: Perfumes y tintes
Agua
Glicerina
Sal sdica bsica
2. Control de calidad de materias primas: Para la elaboracin del jabn de tocador se deber realizar el anlisis de calidad de las materias primas, pues de esto depender totalmente la calidad del producto final. Los anlisis necesarios para la aceptacin de las materias grasas que intervienen en el proceso de saponificacin son entre otros:
ndice de Saponificacin
ndice de Yodo
ndice de Acidez
3. Mezclado y proceso qumico (Saponificacin inicial ) En base a la formulacin establecida se proceder a la dosificacin de las materias primas para una carga determinada de produccin, los cuales se bombean a la paila de hervido para iniciar el proceso. El trmino "saponificar" consiste en convertir un cuerpo graso en jabn, el cual puede hacerse en fro o en caliente. La saponificacin se logra haciendo actuar sobre las grasas la sosa o potasa; con sosa se obtienen jabones duros y con potasa jabones blandos. A continuacin se procede a cargar la paila o caldera de saponificacin poniendo en ella las materias primas en las cantidades y orden que se da a continuacin.
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Se pone en marcha el sistema de caldeo a vapor, abriendo el serpentn y calentando el conjunto hasta que marque entre 80 y 90C de temperatura. Comprobada sta, se hace girar el sistema de agitado de la caldera, a fin de facilitar la fusin de todo su contenido. Entonces, poco a poco y con gran cuidado, para evitar posibles derrames, se incorporarn, en chorro muy delgado y sin dejar de agitar, de forma que el producto de la caldera se mantenga a 80C, disolucin de sosa custica, previamente preparada a 38C. Una vez incorporada la disolucin, se anota el tiempo y se procede al agitado del conjunto en la caldera por espacio de 45 min, procurando que en la misma la temperatura de su contenido se mantenga a 80C.Transcurrido ese tiempo de agitado de la masa, se incorporan, en la misma forma que anteriormente, leja de sosa custica a 38C. Con esta nueva incorporacin se obtendr la completa saponificacin de la masa jabonosa, y una vez terminada, se continuar el agitado del contenido de la caldera por espacio de 1 hr, cuidando de que la temperatura se mantenga en los 80C. A continuacin, sin dejar de mover, y con la temperatura mnima indicada en el seno del contenido de la caldera y la masa en estado de fluidez, se incorpora una disolucin de sal comn, tambin a 80C de temperatura, formada por agua corriente y sal. A medida que se incorpora la salmuera se proseguir el agitado de la masa, cuidando de que la temperatura del conjunto no vare de los 80C ya indicados.
La reaccin qumica es:
ACIDOS GRASOS + SOLUCIN ALCALINA -----------> JABN + GLICERINA
As es como al mezclar los cidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solucin alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un lcali, como por ejemplo la sosa), se obtiene el jabn (que ser realmente suave, porque adems el otro subproducto que se obtiene de esta reaccin es la glicerina).
4. Separacin Terminada la incorporacin de la salmuera, se continuar el agitado durante 30 min, transcurridos los cuales se detendr el sistema de agitacin, dejando el conjunto en reposo hasta que por si solo se enfre el contenido de la caldera, o sea a temperatura ambiente. De este modo se habr conseguido librar la masa de su exceso de leja, quedando sta en un pH neutro. Probablemente, si la masa quedara en reposo durante toda la noche, estara fra al da siguiente, observndose de este modo dos capas: la superior estar constituida por el jabn solidificado, en forma de pasta neutra, y en el fondo de la caldera se hallar glicerina y sal (lejas), que se evacuar por el dispositivo de sangrar, o sea el de purga, que vaciar sobre el conducto que ha de llevarla al tanque colector de leja. Las lejas as almacenadas pueden aprovecharse en posteriores fabricaciones.
5. Mezclado (Saponificacin final) Una vez purgada por completo la masa contenida en la caldera, se pone de nuevo en marcha el dispositivo de caldeo a vapor; cuando la pasta jabonosa vuelve a hallarse en estado de fluidez, se da marcha al agitador durante unos minutos y se le incorporan despus, sin dejar de agitar, glicerina. Se sigue moviendo hasta comprobar que la glicerina se ha incorporado totalmente, para lo cual bastarn unos 6 o 7 min de agitado. A continuacin, sin dejar de agitar y con la masa a la misma temperatura de 80C, se agregan lentamente sal sdica bsica, previamente pesados. La incorporacin se efectuar en pequeas porciones, y a medida que se observe su disolucin se
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irn incorporando al jabn. Al final se proseguir el agitado del contenido de la caldera por espacio de 45 min, quedando as terminado el proceso de saponificacin.
6. Secado: el jabn debe ser enfriado a 20- 30 C para proporcionar la fuerza necesaria para su posterior procesamiento, una vez efectuada la operacin anterior el producto se enva directamente al tanque de un secador. El sistema de vaco en spray ha sido la primera seleccin a pesar de la revolucin tcnica en la industria del jabn desarrollada despus de la segunda guerra mundial. El Agua se evapora y el jabn se expande a una presin de 20 a 40 mbar. El vapor de agua se elimina del sistema de vaco por la condensacin. Los Jabones domstico y de tocador se secan al contenido de agua de aprox. 24% y 12%, respectivamente.
7. Picado y transporte Despus del secado el jabn es alimentado a una serie de rodillos de acero que se enfran con agua fra. La pelcula se endurece y pasa por seis rodillos, en donde cada rotacin es un poco ms rpida que la anterior. Las tiras se elevan por una correa de transicin sin fin ancha, con piezas cruzadas de madera a la parte superior de tres corres de alambre sin fin. Las tiras finalmente caen a una caja recibidora sobre ruedas. El ltimo rodillo se fija con un cuchillo afilado con dientes de sierra, el cual rompe el jabn en tiras de media pulgada de ancho. El jabn de tiras es transportado al equipo de mezclado y molienda.
8. Mezclado final y formado de la pastilla Una vez efectuado lo anterior se alimentan las tiras a una prensa Ruchman, que consiste de ocho rodillos de granito en donde se realizan los procesos de mezclado y molido. Mientras se introducen las tiras de jabn en el mezclador se rocan con aceite esencial o sustancias olorosas naturales o artificiales para perfumar el jabn neutro. En virtud de que los perfumes tienden a volatizarse, se deber emplear un fijador, como pueden ser resinas fijas o naturales, blsamos o bien algn producto animal. Adicionalmente se deber aadir un colorante de anilina que se disuelve bien en agua caliente. Se debe observar que el colorante a elegir deber coincidir con el olor del jabn. As, un jabn de olor a rosas se colorea de rosa, un jabn de lavanda en azul claro y as sucesivamente. Finalmente se aaden aditivos disueltos al jabn en la mezcladora, con objeto de obtener jabones especialmente suaves y sobre-engrasados, tales como lanolina o emulsiones de ceras. Durante el paso del producto por los rodillos que se mueven a velocidades crecientes, se prensan las tiras, con lo que se ocasiona que se unan y mezclen perfectamente. Cuando dejan el ltimo rodillo, un cuchillo corta nuevamente el jabn en tiras producindose la molienda del producto. Las tiras obtenidas permanecen todava calientes con el contenido apropiado de humedad, con el objeto de que cuando pasen por la mquina de extrusin se unan perfectamente, lo cual se logra por la presin que se ejerce mediante un tornillo de espiral que lo hace pasar a travs de un dado; el tornillo y el dado se calientan con vapor. El producto obtenido consiste en una larga barra de jabn del ancho y grueso proyectados para las pastillas. Esto se conseguir poniendo en el extremo de la mquina un orificio de salida de la barra, una pieza especial perforada, que al pasar la barra por su parte central, hace que salga con la forma cuadrada, rectangular, cilndrica, segn la forma que tenga dicha pieza-molde. A continuacin seguir la operacin de cortado, la cual se realiza en la mquina automtica cortadora de pastillas. Una vez que se realiz el cortado en pastillas se proceden a pasarlas por la mquina troqueladora, de donde salen con su marca y forma definitiva.
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9. Control de calidad del producto terminado
Con el fin de mantener un adecuado control en la produccin de jabn de tocador, se establecieron ciertos parmetros, dentro de los cuales se asegurar una buena calidad constante. Esto se podr lograr mediante ciertos anlisis a los que se deber someter el producto para checar su composicin. En trminos generales, se puede citar que no debe contener grasa insaponificable, ni exceso de sosa arriba y abajo de dichos parmetros. Los parmetros principales a los que se sujetar el jabn que se elabore por el proceso de hervido son: El contenido de humedad deber ser de aproximadamente 23%. La cantidad de lcali caustico libre no debe exceder de 0.05%. No deber tener ms de 0.1% de grasa insaponificable presente. El contenido de sal debe estar controlado a aproximadamente 0.5% y menor; a mayor contenido de sal, el jabn se vuelve quebradizo y est propenso a agrietarse.
10. Empacado: Finalmente las piezas terminadas pasan a una mquina empaquetadora, de donde sale el producto para ser colocado en cajas de cartn. Las cajas empacadas se trasladan al almacn de producto terminado. Las cajas permanecen almacenadas temporalmente hasta su envo al cliente. El almacn de producto terminado deber mantener ciertas condiciones de humedad y circulacin de aire para mantener el producto en buen estado.
11. Distribucin: El proceso concluye con la distribucin y entrega al cliente. Este producto tiene una vida de anaquel bastante larga siempre y cuando no se abra el empaque del producto, por lo que se debern tener precauciones para un manejo y almacenamiento adecuado. Diagrama de bloques
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Diagrama de flujo
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Primera mezcla (liquido-liquido)
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Materias grasas
Sebo
Agua corriente
Sosa caustica
Salmuera
Leja de sosa caustica
Leja de sosa caustica
Para iniciar el proceso de saponificacin se agrega las siguientes materias primas, la dosificacin depende de la capacidad de produccin, de la calidad y del tipo de jabn que se quiera realizar.
Materias grasas
Sebo puro
Agua corriente
Sosa caustica
Salmuera (solucin de agua 81% con sal 19% aproximadamente)
Leja de sosa custica
Se pone en marcha el sistema de caldeo a vapor, abriendo el serpentn y calentando el conjunto hasta que marque entre 80 y 90C de temperatura.
Equipo: Caldera de vapor con agitador de hlice
La duracin de esta operacin depende de la capacidad de la caldera. Separacin Se deja el conjunto en reposo hasta que por si solo se enfre el contenido de la caldera, o sea a temperatura ambiente de este modo la solucin tendr dos capas: la superior estar constituida por el jabn solidificado, en forma de pasta neutra, y en el fondo de la caldera se hallar glicerina y sal (lejas), que se evacuar por el dispositivo de sangrar, o sea el de purga, que vaciar sobre el conducto que ha de llevarla al tanque colector de leja. Reaccin qumica (saponificacin) ACIDOS GRASOS + SOLUCIN ALCALINA -----------> JABN + GLICERINA
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As es como al mezclar los cidos grasos (principales componentes de las grasas animales y de los aceites vegetales) con una solucin alcalina (hecha a partir de una mezcla de agua y un lcali, como por ejemplo la sosa), se obtiene el jabn (que ser realmente suave, porque adems el otro subproducto que se obtiene de esta reaccin es la glicerina).
Las Tablas de Saponificacin, son tablas que recogen, como su nombre indica, los ndices de saponificacin de cada tipo de grasa. En general, su aplicacin ms extendida en el campo de la jabonera, es para conocer la cantidad exacta de sosa, dependiendo del tipo de aceite que vayamos a utilizar, necesaria para que el jabn resultante est completamente saponificado.
Sustancia ndice de saponificacin
(g) Sustancia
ndice de saponificacin
(g)
Aceite de oliva 0,134 Aceite de coco 0,190
Aceite de palma 0,141 Aceite de girasol 0,134
Aceite de ricino 0,128 Aceite de Almendras
Dulces 0,136
Aceite de aguacate 0,133 Aceite de soja 0,135
Aceite de maz 0,136 Aceite de ssamo 0,133
Aceite de jojoba 0,069 Aceite de palmiste 0,156
Aceite de germen de
trigo 0,132 Cera de abeja 0,069
Manteca de cacao 0,137 Aceite de Karit 0,128
Forma de Uso: Para saber cunta sosa se necesita para saponificar una cantidad de una grasa concreta, slo hay que multiplicar dicha cantidad por el valor correspondiente que aparece en la tabla. Equipo: Caldera de vapor con agitador de hlice La reaccin entre la grasa y la soda custica es exotrmica, con un desprendimiento de 65 cal / Kg. Para una planta en particular donde la capacidad de la paila de saponificacin es de 28 Toneladas las condiciones aproximadas de operacin son las siguientes:
Temperatura de operacin: 90 grados Centgrados.
Tiempo de operacin: 5 horas aproximadas.
El producto de la saponificacin se decanta por un perodo de 4 horas, para hacer efectiva la separacin de las fases.
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Jabn solido
Glicerina
Sal solida bsica
Vapor de agua
Jabn con alto
contenido de humedad
Segunda mezcla (saponificacin final) Una vez purgada por completo la masa contenida en la caldera, se pone de nuevo en marcha el dispositivo de caldeo a vapor, cuando la pasta jabonosa vuelve a hallarse en estado de fluidez, se da marcha al agitador durante unos minutos y se le incorporan:
Glicerina
sal sdica bsica
Equipo: Caldera de vapor con agitador de hlice
Secado por pulverizacin
Solucin
(jabn)
Jabn solido
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Jabn
Equipo empleado: Secadores Sprays o por Atomizacin
Los Jabones domstico y de tocador se secan al contenido de agua de aprox. 24% y 12%, respectivamente.
Mezcla final Mientras se introducen las tiras de jabn en el mezclador se adiciona:
Aceite esencial o sustancias olorosas naturales o artificiales para perfumar el jabn neutro. Los niveles de la fragancia estn tpicamente en el rango de 0,7 a 1,5%, pero los productos
para la piel sensible contienen niveles mucho ms bajos. un fijador como pueden ser resinas fijas o naturales, blsamos o bien algn producto
animal.
Colorante comnmente para aclarar y blanquear las barras de jabn es el dixido de titanio, en concentraciones menores al 0.8%.
aditivos disueltos al jabn en la mezcladora, con objeto de obtener jabones especialmente suaves y sobre-engrasados, tales como lanolina o emulsiones de ceras.
Equipo: mezclador de rodillo
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PH de los jabones comerciales
A continuacin muestro una tabla de las capacidades de acuerdo al tamao de la empresa
Conclusin El proceso de fabricacin del jabn es muy importante en la industria por la gran demanda que representa, es esencial optimizar la produccin y minimizar los desechos. El proceso en general es uno mismo para todo tipo de fabricacin de jabones pero ya que hay una enorme variedad de estos son muchas las variantes que se utilizan. Por lo que en este trabajo me enfoque a la fabricacin de jabones de tocador. En la descripcin de las etapas de fabricacin se muestran algunos datos entre ellos cantidades, temperaturas y tiempos, estos no se establecen como definitivos para la el proceso sino que ms bien se pusieron para tener idea en cuanto a proporciones. Se logr el objetivo de esta prctica porque todo lo que vemos en la clase se aplica en la industria de manufactura y lo podemos aplicar, el anlisis de la fabricacin de este producto solo es un
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ejemplo, en realidad en la elaboracin de cualquier producto podemos ver mnimo una operacin o proceso unitario, as mismo por en una operacin unitaria como el mezclado lo podemos encontrar en muchas fbricas aunque se produzcan productos diferentes y con parmetros diferentes sigue siendo un mezclado. Referencias:
Fritz Tegeder, Ludwig Mayer, Mtodos de la industria qumica 1, paj. 17, 38, y 61
http://www.guiadelemprendedor.com.ar/fabricacion-jabones.html
http://hogar.uncomo.com/articulo/la-lejia-que-es-y-como-esta-hecha-la-lejia-
5524.html#ixzz32IatsQxv
http://www.monografias.com/trabajos95/como-hacer-jabones/como-hacer-
jabones.shtml#ixzz32Ibg6nEz
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