【手工皂原理】皂化價、碘價及INS值

by Nelly Tsai
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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
 

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)」

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。

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,都可以製作出優質的肥皂。

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