Mesure du pH des savons

Qu'on soit amateur ou professionnel, la question du pH des savons est récurrente !
(Un protocole de mesure très simple en fin d'article, pour les plus pressés, et pour les curieux, quelques points en réponse à de nombreuses interrogations que l'on retrouve chez les savonniers)

Quelques rappels :

1. Définition : le pH (potentiel hydrogène) est un outil (une modélisation) qui permet d'estimer la concentration de l'ion hydrogène dans une solution.
2. La mesure du pH se fait nécessairement (pour ce qui nous occupe) en solution aqueuse
3. Par convention, on mesure le pH sur une échelle allant de 0 à 14 en solution aqueuse à 25°C (par extrapolation, d'autres solvants que l'eau sont employés pour des valeurs au delà de ces deux limites (<0>14) ) et 7 représente la neutralité. (notez que la mesure d'un pH = 7 à une température donnée ne sera pas la même à une autre température) ---> il est important de toujours travailler à même température. Idéalement 25°C (mais on peut travailler entre 20 et 25°C, pourvu qu'on conserve une valeur constante pour les différentes mesures et pour l'étalonnage, il y a néanmoins une marge de tolérance pour ces variations de température )
4. Acide/basique : on considère acides les valeurs inférieures à 7 et basiques celles supérieures à 7.... Un acide en solution aqueuse forme des ions hydrogène H+ Le degré d'acidité est strictement lié à la présence (concentration) de ces ions H+. Corrélativement, le degré d'alcalinité (base) est lié à la présence d'ions OH- qui se forment lorsqu'une base se dissout dans l'eau.
5. Valeur/ Variation : Lorsque la valeur du pH diminue de 1, la solution est 10 fois plus acide, et à l'inverse 10 fois plus basique quand elle augmente de 1.
6. Matériel de mesure :  en premier lieu, éviter absolument le papier bandelette qu'on trouve communément, il est inadapté aux TA, dont le savon. (certains prétendent avoir un savon au pH neutre ou faiblement basique alors qu'il s'agit d'une erreur de lecture, le savon ne pouvant avoir un pH inférieur à 9). Il faut choisir un pH-mètre adapté et de bonne qualité. Il va de soi qu'il faut se conformer aux indications jointes à votre matériel. Vous avez compris qu'on travaille à température constante (bien que certains pH-mètres corrigent la valeur en tenant compte de la température), pour les solutions tampon comme pour la solution de savon (écart de température max 5°C). Notons en outre qu'il faut employer des solutions tampons dont les valeurs encadrent la valeur à mesurer (attendue... exp si vous souhaitez mesurer un pH autour de 6; la valeur de l'une des solutions tampon doit être inférieure à 6 et l'autre solution tampon doit avoir un pH supérieur à 6)
7.  Précision des mesures : Outre les questions de matériel de mesure ou de température... La mesure du pH est valable pour des solutions très diluées. Plus on augmente la concentration, moins la lecture sera précise. Comme beaucoup le supposent à juste titre, une solution très concentrée n'aura pas le même pH qu'une concentration peu concentrée... En pratique, on ne mesure le pH du savon que pour des solutions de concentrations de 1 à 10% (généralement 1%). Pour affiner la précision de lecture, un étalonnage fréquent et nécessaire (en plus du bon entretien du matériel)

PROTOCOLE (mesure)

1) Travailler avec de l'eau et des solutions tampon à 25°C idéalement (entre 20 et 25°C)

2) Dissoudre 0.5g de savon dans 49.5g d'eau DEMINERALISÉE ou PURIFIÉE (pour solution à 1% ; ou jusque 10% soit 5g de savon pour 45g d'eau ; pour une mesure plus précise, il est préférable de bien dissoudre le savon, et cela plaide encore en faveur d'une solution très diluée)

3) Avec un pH-mètre étalonné avec des solutions tampon encadrant la mesure à prendre, lire le pH de la solution (il est parfois indispensable d'attendre un moment la sonde immergée dans la solution pour la lecture du pH, temps variant selon le matériel)

Remarques : 

• Pour qu'un savon soit caustique (ce qu'on veut éviter bien-entendu), au terme de la réaction, il faudrait que la soude caustique ait été introduite en excès. Or dans nos formules (SAF/ surgras), NaOH est le réactif limitant, et la saponification étant une réaction totale, il ne reste plus de soude caustique dans le savon mais au contraire le surgraissage. (pour les savons type marseille, on travaille à l'inverse avec un excès de soude, on élimine la soude n'ayant pas réagi par la délipidation) Donc sauf pour la libération des lots, ou par curiosité intellectuelle, déterminer le pH de son savon n'a pas vraiment d'autre intérêt, le pH sera celui correspondant à votre recette. voir dernière remarque.
• Pour déterminer précisément la fin de réaction (saponification), il faudrait effectuer un titrage (point d'équivalence, HCl.. ou déterminer -préalablement aux mesures de vérification- théoriquement et précisément le pH attendu...) En effet la valeur du pH des savons se situe dans une fourchette en fonction des formules; ce n'est donc pas une valeur fixe qui permet d'affirmer qu'on a atteint la fin de réaction. 
• De même, la cinétique de la saponification ne permet pas de déterminer de manière précise et arrêtée, le temps qui sera nécessaire à la réaction (sans tenir compte / préétablir les facteurs cinétiques : la température, l'agitation, la concentration de la lessive de soude, etc... vont influencer la vitesse de réaction)
•  De là, la cure conventionnelle d'un mois minimum assure l'éventuelle marge d'erreur tout en permettant au savon de se bonifier et à l'eau de s'évaporer (savon plus durable, moins mou) / Il en va de même pour le "surgraissage" tout aussi usuel, qui allie l'avantage d'assurer la marge d'erreur tout en apportant une amélioration qualitative au produit
•   la mesure du pH d'un savon n'est pas indispensable aux amateurs, et des indicateurs colorés (exp du "jus de choux rouge") feraient l'affaire en cas de doute.

 

Calcul du "Surgraissage", les erreurs à éviter...

Le sur-graissage en savonnerie est (avec la glycérine naturellement produite et d'autres ajouts) ce qui fait la qualité des savons artisanaux ("saf", "four" ou "chaudron") et leur confère la douceur d'un soin...

Il est donc important de savoir le déterminer !

Le surgraissage s'entend généralement comme pourcentage, fonction de la quantité des huiles introduites et non du poids total du savon...

1) Calculer ce surgraissage en fonction du poids total des huiles de la recette...

Certains font le calcul à partir d'une recette sans surgras, puis ajoutent une certaine quantité d'une autre huile à la trace... Et là il faut bien faire le calcul !

C'est une erreur que de considérer ajouter un surgras de n % d'une huile en comptant n% des autres huiles.
 
Par exemple, si on veut ajouter 30% de surgras avec de l'huile de chanvre pour un calcul basé sur 100g d'autres huiles saponifiées, on n'ajoute pas 30g d'huile de chanvre... Ces 30g sur 130g d'huiles au total ne représentent que 23,076%

2) Tenir compte des indices de saponification

Reprenons cet exemple de surgraissage à 30% avec l'huile de chanvre...
Ce serait également une erreur de vouloir ajouter 30g d'huile de chanvre pour 70g d'autres huiles saponifiées en saf ou au four (au chaudron ou pour des bases saponifiées, ce serait pourtant valable ! De même que si l'ensemble des huiles employées ont des indices de saponification similaires... )

Exemples :
- indices de saponification similaires : pour 70g d'huile d'olive, pour un surgras nul on introduit 9,5g de soude*
Si on ajoute 30g d'huile de chanvre à ces 70g d'huile d'olive (+ lessive contenant 9,5g de soude*), on a bien un surgras de 30%

- indices de saponification différents : pour 70g d'huile de coco (surgras 0%), on introduit 12,8g de soude*. Il faudrait alors ajouter 40g d'huile de chanvre à ces 70g de coco  (+ lessive contenant 12,8g de soude*) pour obtenir un surgras de 30%

En conclusion :

Même si l'on souhaite ajouter des huiles à la trace, il est préférable (et plus simple) de faire le calcul avec l'ensemble des huiles introduites, avec le surgras (final) souhaité pour déterminer la quantité de soude. On est libre de prélever la quantité souhaitée de l'huile choisie pour l'ajouter à la trace.

Remarques :
On peut également procéder selon les exemples précédents, en vérifiant les calculs pour la recette complète, mais c'est un peu plus laborieux :-/

* la soude étant un produit caustique, sa manipulation nécessite un certain nombre de précautions (gants, lunettes, vêtements de protection, masque etc etc...) 
Il faut bien se renseigner avant de se lancer et toujours vérifier les calculs par soi même ! Ils ne sont donnés ici qu'à titre indicatif pour illustrer les propos afférents

Savon Nougat

Patis'savons

La gourmandise est un défaut ??

Savon thé glacé

Un savon au beurre de Cacao (30%), surgraissé (10%) aux huiles d'amande douce et d'abricot.
J'y ai mis du thé sencha (en infusion et qqs feuilles) auquel j'ai associé les huiles essentielles de menthe poivrée et camphre, pour les jambes lourdes avec cette chaleur ! Un savon tès frais et très doux :)

Savon Lavande - Pavot

Un savon surgras doux contenant 30% de beurre de cacao 10% karité et 10% d'huile de pavot blanc, parfumé aux huiles essentielles bio de lavande vraie et lavandin.

La coloration est faite avec du pastel de soap opéra, c'est une plante médicinale anti-infectieuse et cicatrisante, qui s'allie bien à la lavande justement ;)
Le savon est saupoudré de qqs graines de pavot.

J'ai obtenu un "meilleur bleu" en dosant plus le pastel que dans ce savon ci, mais je ne suis pas trop déçue du résultat

Savon de Marseille Artisanal

L'appellation savon de Marseille qualifie la méthode de préparation avec des étapes que nous allons détailler.
Au début, ce savon était fait d'huile d'olive... Actuellement, on rajoute de l'huile de coco, palme, ou suif. Les ajouts et huiles sont reglementés mais ce qui fait l'appellation tient surtout de ces étapes de fabrication

J'ai voulu un savon brut, à l'huile d'olive uniquement
On prépare une solution de soude (eau +soude = 28% du poids total)


1) Empatage/Cuisson

Ds un faitout en inox, on verse simultanément l'huile et la soude, on ajoute un peu de savon de Marseille qui servira d'émulsifiant.
On cuit en mélangeant (120°C) régulièrement pour favoriser la saponification)
Lorsque la pâte s'épaissit, on ajoute une solution de soude ( sous graissage à 2%)
Ceci permet de s'assurer que toutes les molécules de savon seront formées.

2) Relargage/Délipidation

On lave pendant plusieurs heures la pâte avec une solution saturée en sel (360g/L d'eau).
Le savon n'étant pas soluble ds l'eau salée, il précipite. Les impuretés, la soude en excès et la glycérine se trouvent séparés du "savon".
Le précipité m'évoque des grains de couscous agglomérés

3) Liquidation/Lavage
On laisse le savon reposer puis on effectue plusieurs rinçages à l'eau claire

On peut s'aider d'un écumoire pour récupérer le savon lors de étapes 2 et 3

J'ai moulé un savon sans ajout, il a un visuel très brut (du fait "des grains de couscous", il n'est pas lisse)

Une autre partie à été chauffé pour une pâte plus fluide avec ajout d'he de litsee et de citron bio, pour un parfum très frais

Le premier a durci très vite et était "démoulable" en une heure
Le second a attendu une demie journée avant démoulage et coupe et doit encore sécher

Le savon me semble plus dur et plus lourd (pour un même volume) qu'un savon de castille que j'ai testé avant (100% olive également mais avec surgraissage et glycérine qui n'a pas été extraite).

Une partie du savon brut servira pour des tests d'émulsifiants en association avec des esters...

L'esthétique du savon n'est pas travaillée puisqu'il servira pour la lessive ou comme émulsifiant...