Як відомо із загальної хімії, реакція між двома або. Ні-скількома речовинами відбувається при їх безпосередньому кон-такті. Швидкість реакції залежить від кількості речовин, сопріка-сающіхся між собою в одиницю часу. Найкращі умови для проведення хімічних реакцій створюються, коли компоненти, які беруть участь в реакції, знаходяться в розчині.
Швидкість омилення нейтральних жирів їдкими лугами. Жири нерозчинні ні у воді, ні в водному розчині їдкого лугу, тому при додаванні розчину лугу до жиру утворюються два шари: вгорі - жир, внизу- розчин лугу. Реакція між ними в цих умовах відбувається тільки на гра-ниці їхнього зіткнення. Оскільки ця прикордонна поверхню дуже мала по відношенню до маси жиру, реакція омилення що протікають повільно.
Для прискорення реакції необхідно, щоб вся маса жиру і розчину лугу прийшла в максимально тісне зіткнення один з одним. Цього досягають шляхом їх енергійного перемішування-вання. В результаті перемішування жир розбивається на мельчай-шие крапельки, які розподіляються в розчині лугу. При дуже сильному дробленні крапельок жиру вони утворюють емульсію, яка представляє собою суспензію крапель однієї рідини в дру-гой, з нею не змішується. Чим менше діаметр крапельок жиру, т. Е. Чим більше дисперсність частинок емульсії, тим вона стійкості-вее, тим швидше протікає реакція омилення. У дуже тонких емульсіях реакція омилення протікає в 20-30 разів швидше, ніж в грубих.
Емульсії жиру і водного розчину лугу легко руйнують-ся під впливом різних причин - високої температури, підвищений-ної концентрації розчинів лугу і солі і ін.
Для отримання стійкої емульсії в оброблювану - суміш додають речовини, які називаються емульгаторами. При обмиленні жирів емульгатором служить саме мило, що утворюється в началь-ний період омилення або спеціально вводиться в апарат. Під-тримання стійкої емульсії - основна умова нормального і швидкого омилення жирів.
Швидкість реакції омилення тригліцеридів (нейтральних жи-рів) різко зростає при наявності в масі 20% мила і більш. Це пояснюється тим, що мильний розчин такої концентрації досить легко розчиняє жири. Завдяки цьому збільшується контакт між реагують речовинами, що, як відомо, веде до прискорення реакції. Цей фактор має також істотний ное значення для організації безперервного процесу варіння мила.
Швидкість реакції збільшується з підвищенням температури. Але, оскільки початковий період реакції омилення проте-кає в емульсії, стійкість якої знижується з підвищенням температури, спочатку омилення слід вести при відносно невисокій температурі (60-80 ° С). Після отримання в реакційних-ної середовищі достатньої кількості мила температуру в апараті підвищують до 100-105 ° С.
Реакція омилення протікає швидше при підвищенні кон-рації розчину їдкого лугу. На початку процесу омилення при-міняють розчини лугу невеликій концентрації, приблизно в 2 рази нижче граничної, а коли в реакційній масі утримуючи-ня омилення жиру підвищується до 20% від завантажується жиро-вої суміші, концентрацію розчину збільшують.
Для кожної жирової суміші існує своя певна, оптимальна, концентрація лугу, яка повинна бути на 1 2% нижче граничної (див. С. 47 «Дія електролітів на миль-ний клей»).
Тригліцериди, до складу яких входять високомолекулярні кислоти, омиляются важче в порівнянні з трігліцерідамі, до складу яких входять кислоти більш низької молекулярної маси.
На рис. 1 приведена крива, що характеризує швидкість оми-лення жирів.
З малюнка видно, що в перший період (до освіти на-чільного кількості мила) процес йде порівняно повільно і крива піднімається полого (ділянка 1). Цей етап відповідає емульсивному періоду, коли швидкість омилення залежить від об-разования стійкої емульсії. Після омилення приблизно 20% завантажених жирів, коли жири розчиняються в обмилюють масі, настає другий етап - швидке омилення, і крива круто піднімається вгору (ділянка 2). До моменту, коли в реакцію вступає приблизно 80-85 '% всіх жирів, швидкість реакції омив-ня помітно зменшується (ділянка 3). Це відбувається, по-перше, через зниження концентрації їдкого лугу і жиру до цього мо-
менту і, по-друге, в мильній масі підвищується концентрація
Коли в реакційній масі залишається порівняно невелика кількість неомилених жиру, швидкість реакції падає і по-следний відрізок кривої йде майже паралельно горизонтальній лінії (ділянка 4).
Реакція омилення нейтральних жирів є екзотерміче-ської, т. Е. При обмиленні виділяється велика кількість тепла.
Мал. 1. Крива швидкості омилення жирів.
Тому після омилення при-мірно 20% всієї жирової суміші, коли процес йде найбільш енергійно, завантаження решти жирів і розчину їдкого лугу можна вести при виклю-ченном парі, так як виділяю-щегося тепла досить для підтримки високої температу-ри і кипіння мильної маси. Це забезпечує економію пара і оберігає мильну масу від викиду з котла.
Швидкість нейтралізації і доомиленія розщеплених жи-рів їдкими лугами. Розщеп-лені жири складаються з 92-96% жирних кислот і 4-8% ней-тральних жирів (тригліцеридів). Омилення цієї суміші розчинів-ром їдкого лугу відбувається значно швидше, ніж нейтраль-ного жиру. В цьому випадку процес проходить в дві стадії: I ста-дія - моментальна нейтралізація жирних кислот при їх сопри-косновение з розчином їдкого лугу і порівняно швидке омилення основної маси нейтрального жиру, що знаходиться в розчині мила; II стадія - уповільнене доомиленіе невеликої кількості залишився нейтрального жиру і жирних кислот при незначному надлишку вільної їдкого лугу (див. Рис. I учас-ток 3).
В цілому реакція закінчується приблизно в 2 рази швидше, ніж при обмиленні нейтрального жиру.
Швидкість нейтралізації жирних кислот вуглекислими лугами-ми. Для досягнення максимальної швидкості нейтралізації жир-них кислот у відкритому апараті процес необхідно вести за таких умов: температура реакційної маси повинна
Бути не нижче 100 ° С; масу слід інтенсивно перемішувати гострою парою або повітрям; з реакційного середовища необхідно можливо швидше відводити виділяється вуглекислий газ; ра-створ вуглекислої соди повинен бути якомога вищою концентрації; подачу жирних кислот і розчину лугу треба вести зверху через душові кільця.
При нейтралізації жирних кислот, які містять нейтраль-ного жиру, реакція йде майже моментально і швидкість процесу
В цілому обмежується тільки технічними причинами, т. Е. Можливістю за часом забезпечити дотримання зазначених ус-ловий ведення процесу.