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【手工皂原理】什麼是皂化價、碘價及INS值?

by Nelly Tsai
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皂化價(Saponification value)

皂化價定義

依據ScienceDirect,皂化價定義為「皂化1克油脂所需要的氫氧化鉀(KOH)毫克數(mg)」。

實際進行製作肥皂時,會將這些數字轉換成比較方便使用的數字,以便能夠輕鬆計算所需鹼的量。

固體手工皂製作常使用的鹼為氫氧化鈉(NaOH),故手工皂書籍的皂化價會標示出「皂化1克油脂所需要的氫氧化鈉(NaOH)公克數(g)」。

液體皂製作則會用氫氧化鉀(KOH)當成鹼的來源,此時皂化價會轉換成「皂化1克油脂所需要的氫氧化鉀(KOH)公克數(g)」。

由於氫氧化鉀(KOH)與氫氧化鈉(NaOH)的皂化價不同,故需要確認使用的鹼是氫氧化鈉(NaOH)還是氫氧化鉀(KOH)

皂化價大、小有什麼意義呢?

皂化價越小,代表油脂所含的脂肪酸平均分子量越大,也就是脂肪酸平均碳數越多;反之,皂化價越大,油脂所含的脂肪酸平均碳數越少。

以常見的橄欖油及椰子油為例,橄欖油由高比例的油酸(含18個碳)所組成,而椰子油主要含有月桂酸(含12個碳)與肉豆蔻酸(含14個碳),故橄欖油的皂化價較小,而椰子油的皂化價較大。

油脂名稱油脂組成皂化價
椰子油Coconut oil月桂酸(含12個碳)與肉豆蔻酸(含14個碳)250 – 265
橄欖油 Olive oil高比例的油酸(含18個碳)184 – 196
 

橄欖油的皂化價怎麼不是一個固定的數值?

皂化價會因為組成油脂的脂肪酸比例不同而不同,脂肪酸又會受到植物生長的國家、生長環境、氣候條件的不同而不同,但數值不會相差過大。在大多數情況下,我們使用該範圍的平均值,使我們計算出來的鹼量不至於出現鹼量過多的情況。

油脂名稱皂化價氫氧化鈉皂化價(g)氫氧化鉀皂化價(g)
椰子油Coconut oil250 – 2650.1840.258
橄欖油 Olive oil184 – 1960.1350.19
資料來源 : https://www.fromnaturewithlove.com/resources/sapon.asp 

同一種油脂中,氫氧化鉀(KOH)的皂化價一定會大於氫氧化鈉(NaOH)的皂化價,而且比值為1.4,所以若只知道油脂的氫氧化鉀皂化價,可將氫氧化鉀皂化價除以1.4,即可得到氫氧化鈉的皂化價;反之,若只知道油脂的氫氧化鈉皂化價,可將氫氧化鈉皂化價乘以1.4,即可得到氫氧化鉀的皂化價。

手工皂書籍中的皂化價幾乎都是標示
「皂化1克油脂所需要的氫氧化鈉(NaOH)公克數(g)」
「皂化1克油脂所需要的氫氧化鉀(KOH)公克數(g)」

手工皂常用植物油的皂化價

油脂名稱英文名稱NaOH皂化價KOH皂化價
橄欖油Olive oil0.1360.190
棕櫚油Palm oil0.1450.203
椰子油Coconut oil0.1840.258
甜杏仁油Sweet almond oil0.1380.193
酪梨油Avocado Oil0.1370.192
棕櫚核仁油Palm kernel oil0.1780.249
榛果油Hazelnut Oil0.1340.188
蓖麻油Castor Oil0.130.182
葵花油Sunflower Oil0.1350.189
芝麻油sesame oil0.1360.190
米糠油Rice Bran Oil0.1340.188
葡萄籽油Grape Seed Oil0.1340.188
澳洲胡桃油Macadamia nut oil0.1390.195
荷荷芭油Jojoba Oil0.0690.097
可可脂cocoa butter0.1370.192
乳油木果脂Shea Butter0.1280.179
芥花油canola oil0.1330.186

【進階探討】為什麼KOH的皂化價與NaOH的皂化價比值為1.4呢?

為什麼比值是1.4?這必須回到皂化價定義去討論,皂化1克油脂所需要的氫氧化鈉(或氫氧化鉀)重量即為皂化價,皂化時,一莫耳的油脂需要三莫耳的氫氧化鈉(或氫氧化鉀)才能完全皂化,氫氧化鈉莫耳質量為 40 g/mol,氫氧化鉀莫耳質量為 56 g/mol,相同數量的氫氧化鉀比氫氧化鈉更重,將56除以40即為1.4,代表相同數量的氫氧化鉀重量是氫氧化鈉的1.4倍,所以將氫氧化鈉皂化價乘以1.4,即可得到氫氧化鉀的皂化價。

碘價(Iodine Value)

碘價定義

定義:每100克樣品所消耗的碘分子(I2)的克數。

碘價可代表脂肪酸分子的不飽和度,不飽和度即為脂肪酸分子中碳碳雙鍵(C=C)的數量。脂肪酸中碳碳雙鍵(C=C)會與碘分子發生加成反應,因此,碘價越高,代表油脂中C=C含量越高,脂肪酸分子的不飽和度越大;碘價越小,代表油脂中C=C含量越低。

碘價高、低有什麼意義呢?

碘價高的油脂容易發生氧化、造成酸敗,不適合長時間保存;碘價低的油脂,脂肪酸分子的不飽和度小或是由飽和脂肪酸構成,相對而言較穩定。

以常見的橄欖油及椰子油為例,橄欖油主要由不飽和脂肪酸組成,其碘價為75-94,而椰子油主要由飽和脂肪酸組成,其碘價為6-11,椰子油的碘價明顯小於橄欖油的碘價。

油脂名稱油脂組成碘價
椰子油Coconut oil主要由飽和脂肪酸組成6-11
橄欖油 Olive oil主要由不飽和脂肪酸組成75-94

INS值

INS 值等於皂化價減去碘價,用來衡量手工皂的硬度指標。通常碘價越低者,INS值就會越高,例如:椰子油的INS值約為 260,而橄欖油的INS值約為105。

有一種說法是:理想的 INS 值是 160,但一般建議INS值介於136-170。不過想製作出優質的肥皂不能只單純看INS值,比較重要的還是油脂的組成與使用正確的氫氧化鈉重量。

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