香皂后加工技术

刘伟毅 李乔铭

（上海制皂有限公司，上海，200090）

皂类产品的生产具有悠久的历史。大约在公元前2500年前就有用油脂和含有碳酸钾的植物灰制取钾皂，并且用这种肥皂洗涤羊毛的记录。19世纪以来，由于路布兰（Le Blane）制碱法的发展，香皂的生产进入了工业化的阶段，到20世纪中期达到鼎盛时期。

现在，香皂是每个家庭都普遍使用的一种传统的洗涤用品。目前，香皂依然是部分人群的生活必需品。香皂一般为固体块状产品，但也有膏状和液体产品。香皂的使用对象不同于洗衣皂，它一般是针对人体的皮肤，比如洗手、洗脸和洗澡等。近年来，随着人们生活水平的提高，不仅要求其具有洁肤的功能，而且要具有护肤、美容、杀菌、祛臭等一些新的功能。

因此，香皂领域也发生了不少变化，首先是液体产品如浴胶、浴露、液体皂和面部清洁剂的广泛应用；其次是越来越多的无皂清洗块和所谓的复合皂，即皂和表面活性剂复合制品进入人们的家庭，这些产品逐步进入原属于香皂的市场份额；第三制皂工艺也在变化，传统的大锅煮皂已经逐步被自动化、智能化的连续制造工艺所取代。

本文主要简述在固体香皂的生产过程中，香皂后加工这个特别重要的生产阶段，不仅包括将许多不同而且大都是功能添加剂、产品关键原料和香精加入皂粒中，还需要高度专门化的加工设备和许多加工的技术诀窍和工艺关键控制点。这些技术和设备都是获得消费者认可的优质产品和品牌所不可缺少的特点和特性。

1 香皂的后加工技术

香皂的质量主要与其皂基组成有关，即与其所使用的油脂原料组成有关。针对油脂这种制皂的原料。不同的油脂由于脂肪酸组成不同，制成的香皂质地也是不同的。如软性油脂生产的皂是软的易溶的皂；而硬性油脂生产的皂是硬皂，这种皂在水中溶解难一些，溶解的时间相对长一些。牛油和棕榈油是硬性油脂，也是制造香皂的主要原料，欧洲主要用牛油，东南亚、非洲主要用棕榈油。这两种油脂可使香皂质地较硬，使用时间较长。但仅用这两种油脂还不够，皂的泡沫性能不好，所以还要配入一定量的棕榈仁油或椰子油。这两种油含有较多的月桂酸和肉豆蔻酸，制成的皂溶解性和发泡性能都很好。

传统的高质量香皂一直由80%牛油和20%椰子油混合皂化后制成。至今这个配比一直没有改变，这样制成的香皂具有一定的硬度、适当延长的使用寿命、良好的泡沫性能，放在皂盒中产生的“皂糊”最少。

近年来，有些用于化妆的、温和的香皂，加入了一定量的“富脂剂”。这种香皂中牛油和椰子油比例为1∶1，或者3∶2。这种用于化妆的香皂通常含有5%左右的富脂剂。富脂剂有多种，经常用的富脂剂是精制的椰子油脂肪酸，这是一种非常有效的富脂剂，可以中和皂中存在的少量的游离碱。除富脂剂以外，香皂中还要加入适量的抗氧化剂、金属离子螯合剂等，以有效地防止香皂因长期储存造成的“酸败”。

在完成皂基的制作后，会进入香皂的成型加工阶段。在香皂的成型加工阶段前期，皂粒中可以添加多种添加剂以赋予香皂特殊的性能。这些添加剂包括皮肤柔软剂、润湿剂、遮光剂、钙皂分散剂、香精及各种功能添加剂及药用成分等。这些添加剂加入后经过简单的搅拌混合后，会进行精制/研磨均化，保证皂基和添加剂的充分混合。而在添加剂的加入后，由于强烈的机械作用，皂粒的温度也有所提高，可塑性也因此增加。而随着温度的降低，这种可塑性也随之降低。因此，在成型阶段，设备的强度要求很高，应经得起香皂的高强度挤压。

在确保制皂设备的强度后，香皂成型生产线包括一系列的步骤，针对不同的皂这些步骤的顺序可能有所不同，但这些步骤是必不可缺的。这些步骤包括：添加剂的捏合、精制/研磨、压条、切割、打印、包装和装箱。

1.1 捏合

其中在第一步的添加剂混合阶段，通常被称为添加剂的捏合，即将皂粒和添加剂一起放入带有桨式或涡轮式搅拌混合器中。混合时长一般在5 min左右，搅拌的时间一定要充分，否则容易导致添加剂和皂粒混合不均，添加剂只留在皂粒的表面。捏合机是由两个相切的西格玛桨叶和出料挤出螺杆组成，两个西格玛桨叶的选装产生强烈的混合/捏合作用。混合/捏合作用通过西格玛桨叶的反向旋转（一个桨叶的旋转速度是另一个的两倍）产生，在捏合混合器中经常采用连续或半连续的加料步骤，将添加剂通过一定精度的计量泵输入；粉体可直接称入或制成浆液加入，如果浆液中含有可溶的固体，应保证一定的温度将其溶解后加入[1]。

若液体添加剂的量超过3%～4%时，皂粒的表面可能会过湿造成后加工困难，这种情况下，需要皂粒有较大的表面积和较低的含水量；或者，在干燥前，将这些添加剂加入皂基，这就需要这些添加剂具有一定的热稳定性，即在140℃时也能保证稳定，不分解也不反应。

1.2 精制/研磨

当皂粒和添加剂经过预先混合后，会进入精制/研磨操作，精制，一般会通过精制机进行。精制机由一个大的螺旋蜗杆和水冷却圆柱形夹套组成，蜗杆装在夹套桶内。研磨后的皂料会经由蜗杆的挤压通过一个多孔罩板，呈面条状被挤压，再由蜗杆带动刀片切下，送入下一道工序，也可在多孔罩板前装上金属筛网，可以去除一些污物、大的硬质粒子和干粒皂等。精制机的操作是连续的，一般也装有多种仪表控制和记录各项操作参数。

研磨，用研磨机来完成。研磨机一般会由3～5个密封得很好、间距很小的轧辊组成，每个轧辊都和冷却水相同，由水温控制皂料温度，一般在30～40℃，拌料经过研磨机被压成薄片状，轧辊强力的剪切力使其进一步混合。获得足够多的塑性，塑性合适程度对于其后的工序和打印是极为重要的。而充分研磨后的皂料可以大大减少硬质粒子和干皂粒的量，可以避免使用过程的“砂粒感”。

现代化的研磨机是高度自动化的，装有多种仪表来指示控制各种参数，如进出水温、轧辊间的空隙距离以及能量负荷等。其中温度控制是最重要的，会影响皂料的可塑性和相转变。三根滚筒V字排列，研磨效果好，皂料更加密实，设计有510°的总接触表面积，要比传统三辊研磨机高。同时确保没有香皂掉落，不会发生香皂污染，能实现最优化的温度控制。3台电机带动3根滚筒，代替之前的齿轮，操作方便，免于更换齿轮配件。

香皂的精制/研磨是挤压和剪切的联合作用，精制/研磨的目的有3点：①产生完全均匀和均质的产品；②消除低溶解度的硬颗粒来改善香皂的使用手感；③通过晶相结构的改变，来提高产品的泡沫，溶解度和硬度[2]。

1.3 压条

当经过精制/研磨的料体完全均质后，具有可塑性的皂料会通过真空压条进行压条操作。压条的目的是精制/研磨得皂料经真空压条机压成组织紧密均匀、表面光洁的皂条。

真空压条机由上下两台压条机构成，中间有一只真空室，俗称双联真空压条机。上压条机除有一定的碾压作用外，主要是封住真空。采用真空压条机主要可以避免空气混入皂料，产生剖面白芯。真空压条机以上下压条机铸造成一体，也可以双蜗杆装在一个真空压条机，并且以15～25 r/min的转速旋转，将皂料挤压到一个锥形的腔中，再经过一个与皂直径相同的“门”中挤出。在挤压过程中，皂料不断被压缩，密度增加，体积也相应缩小。皂料的特性是选择单蜗杆和双蜗杆压条及蜗杆压缩比的关键。

挤压机装有速度控制器。炮头与螺杆顶端间一般装有孔径6～15 mm的多孔板，不同孔径主要是用于调节出条速度。使用孔径小的多孔板，出条的阻力大，研压作用亦大。反之研压作用小。在挤压机的锥形腔，出口炮头装有加热装置，使皂料表面具有一定的温度，这样可以改善压条后皂的外观。

此处影响香皂挤压程度的不利因素很多，其中包括与出条机有关的工况和操作。例如螺杆与圆筒之间的间隙由于长期磨损会变大，挤压程度可能会由于香皂被返送至进料斗而严重降低。其他还有使用不正确的螺杆速度和冷却水的温度，多孔压力板后的筛孔堵塞等。出条速率受皂基组成影响极大，特别是油脂混合物组成、水含量、电解质含量 (尤其是氯化钠)、添加剂品种和用量。某些香精对香皂塑性影响极大，要生产优质香皂必须考虑所有这些因素。

现代化的挤压机是完全自动化的，而且是可以遥控的，产量每小时可达1000～6000 kg。挤压机和其余成型设备一致，所有部件应采用不锈钢或合金钢制成，以防止重金属混入成品皂中。螺旋蜗杆应由较软的硅-铝合金制成，具有一定的韧性，以免万一遇到坚硬的物体也不至于损坏。

近期外观新颖、形态多样的香皂品种也在不断上市，加速了产品的升级换代。国际市场上香皂品种已琳琅满目，主要有利用压条机真空室固态添加剂分配器，生产的可视添加物的功能香皂，还有采用压条机筒体固体-液体（捏合）法、多孔板液体注入法，生产的彩纹及大理石花纹的香皂等[3]。

1.4 切块

切块，从螺旋挤压机出来的连续、均质、塑性的皂条被送进简单切块机切成一定尺寸供打印用的皂块。固定和手动调链机械多刃的切割机被由电子/气动和完全电子化的切块机替代。由于电子技术的不断推进，切块机操作速度和精度也在不断提高。

1.5 打印

打印实际上是香皂后加工的最后阶段。经切块的出条皂坯，可先经表面冷却，也可不冷却，用两块印模压成成品皂，香皂打印机的种类很多，从简单手工操作或半自动操作的到全自动的连续高速打印机，其产量300～400块/分钟，香皂重量20～400克。所用打印机的类型是根据 其产量和所需印模的种类选择，在一定程度上还取决于最终产品质量。

1.6 包装

包装：市场上的香皂采用纸盒包装、枕式包装、透明包装材料、捆绑包装。专业化妆品，礼品，新奇的香皂是打褶包装，拉伸膜裹包，双层片膜包装。电商包装包裹，高价位的香皂也用特殊纸盒包装。包装新材料新工艺不断涌现。香皂包装设备，纸盒包装机，枕式包装机、香皂进料（传输）系统，以及现有的新颖香皂包装系统达到每分钟600块的包装速度。自动化智能化的包装机及包装形式在不断增长。

最后则是装箱完成。

2 结语

针对香皂的原料配比、各种油脂的差别和制皂的后加工技术进行了阐述。在未来的发展趋势中，复合型的油脂配方，更多不同功能添加剂的加入都会逐渐提高香皂加工的技术要求。随着科技发展，香皂行业面临多种洗涤用品的挑战——香皂的改性改质，产品趋向功能性和专用化以及商品形态多样化。唯有发展和创新才能满足人们对香皂产品的要求。