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lundi 21 mars 2016

Evaluation quantitative / qualitative des savon

Quantité de Glycérine produite lors de la saponification


Je publie aujourd'hui ce petit article qui sera certainement utile à certains d'entre-vous, amateurs curieux ou savonniers professionnels qui aurez à indiquer les caractéristiques qualitatives et quantitatives dans les dossiers produits... puisque c'est une question récurrente et qu'on n'y trouve pas de réponse ou qu'elle fait l'objet d'approximations...

La glycérine est produite naturellement lors de la saponification... La quantité de glycérine produite va varier en fonction de la formule réalisée :
il va de soi qu'on ne produira pas la même quantité de glycérine dans un kilo de savon que dans une tonne ;)
De même la quantité variera en fonction des huiles qui composent la recette (de son indice de saponification, qui induit la qté de soude) ainsi que du surgraissage.

Ca semble compliqué ? Mais c'est bien plus simple qu'il n'y parait ! 

En effet, la quantité de glycérine produite est en corrélation directe avec la quantité de soude caustique de la recette (dans le cas d'un surgraissage supérieur ou égale à 0)

Pour faire au plus simple ; la réaction de saponification peut se résumer comme suit :
1  triglycéride + 3  NaOH  -->  1 carboxylate de sodium + 1 glycérol  

( plus vulgarisé encore, triglycéride = huile, NaOH = soude (caustique) , Carboxylate de sodium = savon , et glycérol = glycérine)

On voit bien que pour 3 "unités" de NaOH, on en obtient 1 de glycérine.
Pour ces réactions chimiques, l'unité est la mole. Chaque molécule ayant une masse molaire = masse (dans le langage courant, on dit "poids") que représente 1 mole de cette molécule.

Notons leurs masses molaires respectives 
NaOH : 39,9971g/mol
Glycérine : 92.09382 g/mol

Pour la réaction qui nous occupe (la saponification), on connaît la masse de  NaOH qu'on introduit dans notre formule et qu'on nommera mNaOH.

Pour déterminer la masse (quantité) de glycérine produite dans une formule donnée, on n'aura qu'à remplacer mNaOH par sa valeur dans la "recette" de savon en question ( = "poids" de soude) et appliquer les calculs suivants : 

 On veut déterminer la masse de glycérine produite qu'on nommera mG
(1)mG =  (92.09382 * mNaOH) / (3 * 39,9971) 

<=> mG = 0.767504 mNaOH

Notez que cette formule n'est applicable que pour un surgraissage supérieur ou égal à 0 (pas dans le cas d'un sous graissage !)

 

Dans le cas d'un surgraissage négatif ou nul (savon sous graissé), ce ne devrait a priori pas être utile pour des savons cosmétiques :
La masse de glycérine est toujours facteur de la quantité de soude réagissant dans la réaction de saponification... Mais la soude étant en excès, on ne peut se baser sur le poids de  soude introduit dans la recette.
On doit partir de la quantité de graisses introduites, puisque celles-ci (en défaut) vont entièrement réagir :
On commence par faire la moyenne des indices de saponification NaOH de l'ensemble des huiles de la recette (en tenant évidemment compte de la proportion de chacune). 
On appellera cet indice de saponification (de l'ensemble des huiles) de la formule Is (exprimé en gramme, donc sous forme 0,...) et on partira de la masse des huiles végétales mHV (en g)

La quantité de glycérine produite, exprimée en gramme, se calcule donc de la manière suivante (dans le cas d'un surgraissage nul ou d'un sous graissage):
mG = (Is * mHV) * 0,767504

Note : 
Is*mHV = mNaOHr = la quantité/masse de soude mise en œuvre dans la réaction de saponification.
On retrouve bien la formule précédente mG= 0,767504 mNaOHr à la différence près que dans le cas d'un sous graissage on prend pour valeur la quantité de soude réagissant qu'on a nommé mNaOHr,  et qu'on effectue le calcul en gramme. 

Pour un surgraissage positif ou nul, toute la soude introduite étant en défaut, elle réagit entièrement, et dans ce cas...
mNaOH = mNaOHr

Finalement, la formule applicable quelque soit le sugraissage (positif, nul ou négatif) est :
 

mG = 0,767504 mNaOHr


et plus simplement dans les savons cosmétiques (où a priori, on ne pratique pas le sous-graissage), on aura 

mG 0,767504 mNaOH


Edit : Autre remarque, pour des acides gras "purs", on applique la première formule (avec la quantité de soude réagissant avec les triglycérides et non la masse totale de soude introduite)

8 commentaires:

  1. pff tu m'as perdue lol moi qui suis nulle en math ^_^ tu me compliques la tache la lol tu sais j'ai mis tellement de temps a comprendre et appliquer le produit en croix je vais attendre d'autres commentaires pour essayer de mieux comprendre mais ça m’intéresse j'aurais aimé savoir quelle quantité de glycérine il y a dans mes savons est ce que ça fonctionne pareil pour la potasse ou c'est un autre calcul ? a je partage aussi ;)

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    1. Bonjour, Violette :)
      Pour connaitre la quantité de glycérine produite dans des savons surgras, c'est très simple :tu multiplies la quantité de soude de ta recette par 0,767504
      Pour la potasse, le principe et le même mais le coefficient multiplicateur est différent

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    2. Bonjour Célimène et merci beaucoup pour cet article certes un peu compliqué pour moi mais que j'ai su déchiffrer après plusieurs relectures lol Je trouve que c'est très intéressant de connaître la quantité de glycérine produite dans nos savons maison ! Juste une question : est ce qu'un savon qui contient plus de glycérine et meilleur qu'un autre qui en contient moins ? Faut il alors concentrer beaucoup plus la soude pour produire plus de glycérine ? Parfois je fais des savons concentrés à 40% en soude pour durcir le savon ! Votre blog est une mine d'informations et j'en ai beaucoup appris notamment à faire mes propres émuls dont j'ai encore beaucoup de questionnements en tête ;-). Très bon dimanche à vous !

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  2. aaahh tu me sauves la vie lol c'est beaucoup plus simple pour moi ^_^ est ce que tu connais le coefficient de la potasse ? en ce moment je suis pas mal dessus je me suis rendue compte qu'avec un rinçage au citron mes cheveux aimaient bien les shampoings a la potasse autre chose tiens quelle est la quantité maximale que peut supporter la peau dans un savon ? parce que j'imagine qu'on dois pouvoir la doser cette glycérine sans en rajouter hein ^_^

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  3. Belle démonstration Célimène! Très intéressant et bon à savoir.

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  4. Avec Toi Célimène la physique prend un véritable intérêt. Merci pour cet article qui est clair, précis tout en restant abordable. Comme d'habitude tu me fais presque regretter de ne pas avoir été plus assidue aux triste et morne cours de physique que j'ai suivi.

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  5. merci pour cet article et ces explications.

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  6. Bonjour, qu'en est il pour calculer la masse des huiles saponifiées ?
    Merci

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