Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Tecnologia – Escola de Química Tecnologia Orgânica Experimental Prof.: Carla Reis
Produção de Sabão
Felipe Rivera – 109051986 Jéssica Almeida – 109106901 Renan Saud – 109118275 Renato Carvalho – 108045330
Rio de Janeiro Junho, 2013
Índice
1
Introdução Introd ução .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ........................... ......... 1
2
Revisão Bibliográfica Bibliogr áfica ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ........................... .......... 2 2.1
Definição, Definição , aplicações e características caracter ísticas ................................... .................. ................................... ................................... ........................... .......... 2
2.2
Mecanismo de limpeza dos sabões ................................... ................. ................................... .................................. ................................. ................ 5
2.3
Sabão vs. Detergente Deterge nte ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................... 7
2.4
Produção industrial industr ial de sabão ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ........................ ...... 9
2.5
Análise de Mercado e Perspectivas Industriais .................. ........................... .................. .................. .................. .................. ........... .. 12
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Objetivo ................................... .................. ................................... ................................... .................................. ................................... .................................... ............................ .......... 16
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Materiais Mater iais e Métodos ................................... .................. ................................... ................................... ................................... ................................... ......................... ........ 16
5
Resultados Result ados e Discussão Discussã o .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ...................... ..... 18
6
Conclusão ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 19
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Referências Referê ncias Bibliográficas Bibliogr áficas ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ................................... ..................... 21
1 Introdução O homem busca sempre por ferramentas que possam auxiliá-lo em seu cotidiano. A busca por facilidades leva a descobertas que tornam a realização de tarefas cada vez mais fácil. Nos tempos modernos, com a elucidação da relação entre limpeza/higiene e a saúde humana, os produtos com esta finalidade passaram a ser produzidos em grande escala e dentre eles, está o sabão. A história do sabão, entretanto, remota além da Era Moderna. Os primeiros vestígios da utilização de sabão datam de 2800 a. C. na Mongólia. Indícios contidos no Papiro de Ebers (1550 a.C.) indicam que os egípcios tinham o costume de se banhar regularmente com uma combinação de óleos animais/vegetais e sais alcalinos, criando uma substância semelhante ao sabão. O sabão vegetal começou a ser produzido na Europa a partir do século XVI. O uso do sabão em barra, entretanto, começou a se difundir nos países industrializados a partir da criação das primeiras fábricas no final do século XIX, quando campanhas publicitárias nos Estados Unidos e na Europa conscientizaram a população para a relação entre limpeza e saúde. O sabão comercializado nesta época era produzido em pequena escala e o produto era pouco refinado. Os sabões de alta qualidade surgiram em 1789, com o boom da Revolução Industrial. No decorrer dos anos, a inovação tecnológica possibiltou a produção de sabões de alta qualidade com preços baixos, além da produção dos sabões em pó. Em 1885, na Inglaterra, os irmãos William e James Lever compraram uma pequena fábrica de sabão na Inglaterra, fundando a Lever Brothers, que foi o princípio de uma das maiores empresas de sabão e higiene pessoal do mundo: a Unilever. O sabão é um sal de ácido graxo, produzido pela reação de saponificação entre ácidos graxos e materiais alcalinos. As propriedades de polaridade das moléculas de sabão permitem que, quando em meio aquoso, sejam capazes de interagir com restos de óleos e gorduras e outras sujidades insolúveis em água, produzindo micelas. 1
As micelas se dispersam no meio aquoso e permite que as sujeiras insolúveis sejam removidas. Por esta razão, o sabão é utilizado juntamente com água para limpeza e higiene. O processo de produção industrial do sabão é simples e flexível em relação às matérias-primas, uma vez que pode utilizar oléos e gorduras de origem animal ou vegetal como fonte de ácidos graxos.
2 Revisão Bibliográfica 2.1 Definição, aplicações e características O sabão é quimicamente definido como um sal de um ácido graxo. Sabões são substâncias tensoativas geralmente utilizandas junto com água para lavagem e limpeza, inclusive para higiene pessoal. Além disso, eles são utilizados na produção de fios da indústria têxtil e também são componentes importantes de lubrificantes. A forma de apresentação do produto é variada, podendo ser encontrado na forma de barras sólidas, em pó, em escama ou como líquidos viscosos. O sabão é produzido pela hidrólise alcalina de óleos e gorduras com hidróxidos de sódio ou potássio. Esta reação é conhecida como saponificação e encontra-se ilustrada na figura 1. Óleos vegetais e gorduras animais são compostos de triglicerídeos, ésteres formados pela união de três ácidos graxos a uma molécula de glicerol.
Figura 1. Reação de saponificação com hidróxido de sódio (NaOH). 2
Na saponificação, os triglicerídeos são primeiramente hidrolisados para a liberação dos ácidos graxos, que em solução, predominam na forma dissociada. Os radicais ácidos, se combinam então com os cátions proveninentes do material alcalino havendo a formação de um sal sódico ou potássico, que constitui a molécula do sabão. Em seguida, adiciona-se cloreto de sódio à mistura, que por efeito salting out , provoca a precipitação do sabão. Nesta reação, o glicerol (glicerina) é liberado e, dependendo do processo utilizado, pode ser mantido no meio ou recuperado por lavagem como subproduto. A estrutura da molécula do sabão é caracterizada por duas extremidades, uma polar e uma apolar, que apresentam características opostas em relação à afinidade com a água (Figura 2).
Figura 1. Representação da molécula de sabão. A extremidade polar é constituída pela ligação iônica do sal – COO-M+ (onde M = Na ou K) – e apresenta característica hidrofílica, ou seja, que tem alta afinidade pela água, sendo solúvel neste solvente. As ligações iônicas são caracterizadas quando os elementos ligantes apresentam acentuada diferença de eletronegatividade dando origem a um dipolo elétrico permanente. A extremidade apolar é constituída por uma cadeia longa com 12 a 18 átomos de carbono e apresenta característica hidrofóbica ou lipofílica, ou seja, que não apresenta afinidade pela água, mas sim por óleos e gorduras, sendo solúvel nestas substâncias.
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Moléculas que possuem extremidades polares e apolares são denominadas anfipáticas e são suficientemente grandes para que cada extremidade apresente um comportamento próprio relativo à solubilidade em diversos solventes. O sal formado pela reação de saponificação possui característica básica, pois deriva de uma reação entre uma base forte (hidróxido de sódio ou potássio) e um ácido fraco (ácido graxo). Por esse motivo, o sabão não atua muito bem em meios ácidos, nos quais ocorrerão reações que impedirão uma boa limpeza. Os sabões não são completamente solúveis em água, pois não formam soluções verdadeiras em meio aquoso. Soluções verdadeiras são aquelas onde as moléculas do soluto apresentam mobilidade livre entre as moléculas do solvente. Quando o sabão é colocado em meio aquoso, as moléculas se dispersam em agregados esféricos denominados micelas (Figura 3). A formação das micelas, entretanto, não ocorre em qualquer concentração, apenas a partir de uma concentração mínima, dependente da substância, chamada Concentração Micelar Crítica.
Figura 2. Estrutura de uma micela (em branco estão representadas as extremidades polares e em amarelo as extremidades apolares).
Uma micela pode conter até centenas de moléculas de sabão e esta associação das moléculas tensoativas ocorre de forma a diminuir a área de contato entre as cadeias hidrocarbônicas da molécula e a água. Cada extremidade apolar do sabão tende a procurar um ambiente apolar. Em meio aquoso, o único ambiente deste tipo existente são as partes apolares das outras moléculas do sabão, e assim elas se agregam umas às outras no interior da micela. As
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extremidades polares projetam-se da periferia dos agregados para o interior do solvente polar, a água (Figura 4). Os grupos carboxilatos carregados negativamente alinham-se à superfície das micelas, rodeados por uma atmosfera iônica constituída pelos cátions do sal. As micelas mantêm-se dispersas devido à repulsão entre as cargas de mesmo sinal das superfícies adjascentes.
Figura 4. Interface da micela com meio polar.
2.2 Mecanismo de limpeza dos sabões A água por si só não é capaz de remover certos tipos de sujeira de uma superfície, como, por exemplo, restos de óleos e gorduras, uma vez que são hidrofóbicas. As gotas de óleo em contato com a água, tendem a coalescer, aglutinar-se umas às outras, formando uma camada aquosa e outra oleosa. A presença do sabão, contudo, altera as propiedades deste sistema e permite que as substâncias insolúveis adquiram uma forma solúvel capaz de ser facilmente removida por lavagem. As extremidades apolares das moléculas do sabão interagem com as gotículas do óleo, enquanto as extremidades polares restam imersas na fase aquosa circundante. O sabão retirar então a sujeira da superfície pela formanção micelas solúveis em água. A repulsão entre as cargas de mesmo sinal das micelas impede as gotículas de óleo de coalescerem. Forma-se, então, uma emulsão estável de óleo em água que é facilmente
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removida da superfície que se pretende limpar. Ao processo de formação de micel as dá-se o nome de emulsificação e encontra-se ilustrado na figura 5.
Figura 5. Esquema do mecanismo de limpeza por emulsificação pelo sabão. A capacidade de limpeza dos sabões e detergentes depende da sua capacidade de formar emulsões. Uma emulsão pode ser definida como a dispersão coloidal de um líquido em outro, geralmente estabilizada por um terceiro componente tensoativo (emulsificante), que se localiza na interface entre as duas fases líquidas. O sabão atua como emulsificante uma vez que permite fazer com que o óleo se disperse na agua, formando as micelas. Partículas sólidas de sujeira se dispersam na emulsão e também são removidas na lavagem. Em relação ao poder de limpeza, os sabões alcalinos são mais eficientes que os neutros, devido à maior interação que realizam com as sujeiras. Por outro lado, o excesso
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de alcalinidade torna o sabão impróprio para uso, principalmente para higiene pess oa, em virtude de sua ação cáustica. O poder espumante de um sabão está ligado diretamente ao efeito detergente, mas a espuma nem sempre é sinal de poder de limpeza. Muitas vezes, as indústrias de produção de sabões podem adicionar espessantes ao produto final. Essas substâncias reduzem ainda mais a tensão superficial produzida pelo sabão, aumentando, com isso, a produção de espuma. O contrário também é verificado, certos sabões recebem uma carga de aditivos que reduzem seu poder espumante (sabões em pó para máquinas de lavar roupa, por exemplo).
2.3 Sabão vs. Detergente O sabão é um tipo mais simples de detergente e compreende todos os sais de ácidos graxos. O termo detergente origina-se do latim detergere que significa limpar ou fazer desaparecer. Neste contexto, todo produto químico que se destina à limpeza é considerado um detergente. O elemento básico do detergente é um agente de superfície ou agente tensoativo, que reduz a tensão superficial dos líquidos, sobretudo da água, e facilita a formação e a estabilização de soluções coloidais, de emulsões e de espuma no líquido. A molécula do agente tensoativo contém uma parte polar ou hidrofílica, solúvel em água, e uma parte lipofílica, solúvel em gordura que permite penetrar nas superfícies e interfaces dos corpos (adsorção). Os termos sabão e detergente são, contudo, usualmente utilizados de forma distinta, principalmente quando associado ao estado físico do produto: sabões são associados à sólidos e detergentes, à líquidos. Os sabões são produtos que apresentam susbstâncias orgânicas tensoativas de origem natural, derivadas de ácidos graxos e em meio aquoso adquirem características aniônicas. Já os detergentes, por outro lado, são produtos que apresentam susbstâncias orgânicas tensoativas sintéticas que, em meio aquoso, podem adquirir características aniônicas, catiônicas, anfóteras ou não-iônicas. Apesar destas diferenças, ambos são 7
classificados em um mesmo grupo de substâncias químicas: os tensoativos. Isto deriva das semelhanças quanto as suas estruturas químicas e ao possuir o mesmo mecanismo de ação sobre óleos e gorduras. Os dois tipos de produtos reduzem a tensão superficial do solvente e, quando em solução e submetidos à agitação, produzem espuma. Por esse motivo, ambos são utilizados para limpeza. No entanto, uma desvantagem dos sabões está no fato de terem menor poder tensoativo e, consequentemente, menor poder de limpeza que os detergentes sintéticos. Em contrapartida os sabões, por possuírem gorduras não saponificáveis, agridem menos a pele uma vez que, os detergentes quando utilizados para a lavagem de louças, retiram, inclusive, a gordura natural presente nas mãos, causando o ressecamento da pele e a maior suscetibilidade a irritações da mesma. A grande vantagem na utilização do sabão está no fato deste ser sempre biodegradável e de ser produzido a partir de matéria-prima renovável - os óleos e as gorduras. Uma das grandes diferenças encontradas entre os sabões e detergentes situa-se em sua forma de atuar em águas duras e águas ácidas. As Figuras de 6 e 7 apresentam as reações que podem ocorrer com sabões e detergentes, em presença de águas ácidas ou duras. Os detergentes, nessas águas, não perdem sua ação tensoativa, enquanto que os sabões, nesses casos, reduzem grandemente e até podem perder seu poder de limpeza. Os sais formados pelas reações dos detergentes com os íons cálcio e magnésio, encontrados em águas duras, não são completamente insolúveis em água, o que permite ao tensoativo sua permanência na solução e sua possibilidade de ação. Em presença de águas ácidas, os detergentes são menos afetados, pois possuem também caráter ácido e, novamente, o produto formado não é completamente insolúvel em água, permanecendo, devido ao equilíbrio das reações químicas, em solução e mantendo sua ação de limpeza.
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Figura 6. Reações entre sabões e detergentes em águas ácidas.
Figura 7. Reações entre sabões e detergentes em águas duras com Ca +2.
2.4 Produção industrial de sabão Em relação às matérias-primas, a produção de sabão envolve basicamente duas: os óleos ou gorduras e os hidróxidos (de sódio ou potássio). Óleos e gorduras são substâncias formadas a partir de ácidos carboxílicos de cadeias longas, conhecidos como ácidos graxos. Os ácidos graxos são compostos monocarboxílicos, ou seja, apresentam apenas um grupamento carboxila (-COOH) e podem ser saturados ou apresentar insaturações em sua cadeia carbônica.
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Os óleos e gorduras são constituídos principalmente de triacilgliceróis, ou triglicerídeos, e pequenas quantidades de mono e diacilgliceróis. Os triglicerídeos são triésteres de ácidos graxos com o glicerol pertencentes à classe dos lipídeos. Os lipídios são substâncias orgânicas solúveis em solventes orgânicos não polares, encontradas em organismos vivos. Tais substâncias são classificadas como lipídios em virtude de terem como base uma propriedade física (a solubilidade em solventes orgânicos) e não como resultado de sua estrutura e, por essa razão, os lipídios apresentam uma variedade de estruturas e funções. Em suma, consideram-se lipídeos, os ésteres que por hidrólise, forneçam ácidos graxos. Embora os óleos e gorduras pertençam à classe dos lipídeos, os ácidos graxos formadores dos óleos diferem dos formadores das gorduras por possuírem mais insaturações (ligações π) em sua cadeia. Dessa forma, os óleos possuem menor ponto de
fusão e ebulição que as gorduras sendo, por isso, geralmente, líquidos na temperatura ambiente. Já gorduras, nesta temperatura, são, geralmente, sólidas. Existem diferenças entre óleos provenientes de origem animal e os de origem vegetal. Óleos de origem animal, em geral, são mais densos que os óleos vegetais, devido ao menor número de insaturações da cadeia carbônica. As matérias primas lipídicas utilizadas na fabricação de sabões são: 1)
Óleos ou azeites vegetais – Óleo de linhaça, de rícino, de soja, de
coco, de babaçu, de amendoim, etc; 2)
Sebos vegetais e animais;
3)
Ácido oléico – É um resíduo da fabricação de velas de cera,
empregado, isoladamente ou em conjunto com óleo de palma ou sebo.
As matérias primas lipídicas utilizadas na produção de sabão podem ainda ser divididas em quatro grupos, de acordo com as propriedades dos sabões resultantes, são elas:
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1)
Gorduras duras, resultam em sabões de espumação lenta. A
espumação é lenta em água fria e um pouco mais rápida em água quente; são sabões delicados para pele, e limpam bem. Nesse grupo entram o sebo, as graxas de refugo, óleos vegetais e marinhos hidrogenados e de alto ponto de fusão, e óleo de palma. 2)
Gorduras duras, resultam em sabões de espumação rápida. Aqui
entram o óleo de coco, o óleo de palmito, o óleo de babaçu e o óleo de tucum. São óleos relativamente imunes à ação de eletrólitos, tal como o sal, fato que os fazem úteis para a fabricação de sabões marinhos, para a espumação com água marinha. 3)
Óleos, resultam em sabões de consistência macia. Óleo de oliva,
óleo de soja e óleo de amendoim entram nesse grupo, assim como o óleo de linhaça e o óleo de baleia. Como esses óleos podem rapidamente sofrer reações de oxidação quando expostos ao ar ou à luz, no armazenamento, seus sabões podem ficar rançosos ou descolorirem. 4)
Resina e breu de pinheiro ou eucalipto (árvores em geral). São
usados em sabões para lavar roupa, sabões e sabonetes para banho menos custosos e outros sabões especiais.
O processo de obtenção industrial do sabão é simples e encontra-se esquematizado na figura 6. Na primeira etapa, adicionam-se de soda cáustica, gordura/óleo e água em uma caldeira, com temperatura em torno de 150°C, deixando-as reagir por cerca de 30 minutos. Em seguida, na segunda etapa, adiciona-se cloreto de sódio, que auxilia na separação do sistema em duas fases. Na fase superior (apolar) encontra-se o sabão e na inferior (aquosa e polar), encontra-se glicerina, impurezas e possível excesso de soda. Na terceira etapa a fase aquosa é removida e, para garantir a total saponificação da gordura/óleo pela soda, adiciona-se novamente água e hidróxido de sódio à caldeira, repetindo esta operação quantas vezes sejam necessárias.
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Figura 6. Diagrama de blocos do processo de produção de sabão. A glicerina, separada do sabão na fase aquosa, é utilizada tanto por fabricantes de resina e explosivos como pela indústria de cosméticos. Por isso, seu preço, depois de purificada, pode superar o do sabão. Para transformar o sabão bruto em produtos comerciais, os sabões passam ainda por um processo de purificação através de diversas reprecipitações. Em seguida, adicionam-se outros ingredientes, tais como perfumes, corantes, germicidas, abrasivos (areia ou carbonato de sódio), álcool (para torná-lo transparente).
2.5 Análise de Mercado e Perspectivas Industriais O mercado de sabão em barra no Brasil mantêm uma queda em volume, de acordo com a Associação Brasileira das Indústrias de Produtos de Limpeza e Afins (ABIPLA). Nos últimos cinco anos, aproximadamnte 70 mil toneladas deixaram de ser comercializadas, sendo 30 mil toneladas só no ano de 2011. Entretanto, apesar da retração, o consumo per capita de sabão em barra no Brasil é de 1,28 kg/ano, o que ainda é considerado positivo para os fabricantes.
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A região brasileira de maior consumo de sabão em barra é a região sudeste. Além disso, os sabões em barras são também bastante consumidos em lares onde há crianças pequenas, já que muitos médicos-pediatras recomendam lavar as roupas delicadas de bebês com o produto para evitar possíveis alergias na pele. De acordo com pesquisas, 64% dos consumidores preferem o sabão neutro, 2% sabão coco e 34% itens perfumados. Os números da categoria de sabão em barra refletem os hábitos do consumidor brasileiro na lavagem de roupas e louças. A maior facilidade de acesso às máquinas de lavar foi responsável pela migração do consumidor para categorias de maior valor agregado como sabões em pó, sabões superconcentrados e multifuncionais; contribuindo, desta forma, para a diminuição do consumo dos sabões em barra no país. Entretanto, a produção industrial de sabão em barra não mostra tendência a diminuir uma vez que ainda existe um mercado consolidado, devido ao baixo preço e a flexibilidade no uso (lavagem de roupas, utensílios domésticos e limpeza em geral), principalmente em regiões com predominancia das classes C e D, responsáveis pela maior fatia de vendas. As tendências das empresas para este setor vão de mudanças nas embalagens, buscando a modernização, a inclusão nas formulações de aditivos que trazem maior benefício durante o uso, até o desenvolvimento de novas fragrâncias com notas mais atualizadas e conceito de perfumaria fina. Resta claro que os sabões passaram de um simples produto de limpeza, cuja única função era a de eliminar a sujeiras, para um item diferenciado, que teve incorporado à sua formulação vários tipos de aditivos, assumindo múltiplas funções, como por exemplo, o de antibactericida, branqueante e amaciante, além de apresentarem um cuidado especial com o meio ambiente. Um produto que apenas limpa, já não satisfaz a dona de casa, maior responsável pela decisão de compra do produto, que busca também facilidades, inovações e cuidados com as mãos, por isso, as novas formulações destes sabões em barra estão muito mais elaboradas. Um exemplo interessante destas iniciativas de diferenciação do mercado é o caso da Ypê. Ao final de 2010, a marca detinha 36% de share of mind em sabão em barra. Doze meses depois, em dezembro de 2011, esse índice chegava a quase 40%. Uma das ações foi
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a renovação de embalagens. A novidade mais importante, porém, foi o lançamento do primeiro sabão em barra antibacteriano do mercado, anunciado por meio de campanha de marketing. O lançamento acompanha as novas necessidades da brasileira, que nos últimos anos incluiu na cesta de compras produtos que, além de limpar, espantam as bactérias, a exemplo de versões de sabonete (para o corpo). Uma das dificuldades enfrentadas pela indústria saboeira é referente ao fornecimento de matérias-primas e seu alto custo. Como alternativa, empresas buscam parcerias com cooperativas de coletas de óleo para recolhimento de óleo de fritura usado, que é transformado em matéria-prima para a produção do sabão pastoso, como por exemplo, os sabões Barra e BioBrilho da GR Higiene e Limpeza. A empresa Razzo, que segundo pesquisas da Revista Supervarejo, é a terceira marca de sabão mais conhecida nos Estados do Espírito Santo, Minas Gerais e Rio de Janeiro, e a quarta em território nacional, procura atuar sempre inovando e melhorando os seus processos e produtos, acompanhando as novas tendências. A empresa produz sabão em barra 200 g ou unitários: neutro, anil, coco e mais recentemente lançou o TiraManchas em barras, que através de suas partículas de oxigênio ativo, age diretamente nas principais manchas do dia-a-dia, como molhos, café, refrigerante etc, nas versões kilo ou 5 unidades de 200g: neutro, anil, lavanda, coco e limão. Também produz sabão da marca LevLav kilo: anil e neutro e todas as versões do sabão da Procter&Gamble: Ace. A Indústria de Sabão Geo – que e tem forte atuação nos Estados de Goiás, Tocantins, Mato Grosso, Mato Grosso do Sul, além do Distrito Federal, regiões estas que segundo pesquisa do Instituto Nielsen, ocupam o segundo lugar na demanda por sabão em barra glicerinado, terceiro lugar em sabão de coco e terceiro em detergentes lava louças, - prima por ofertar um mix de produtos sustentáveis e ecologicamente corretos, atingindo todas as classes sociais. A linha ecológica da empresa é formulada a partir de sebo, uma matéria-prima natural e com rápida biodegradação, que não agride o meio ambiente e nem a pele do consumidor. Nesta linha, não são usados derivados do petróleo.
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O desafio para a indústria, no ano de 2013 concentra-se em manter o crescimento nas vendas de sabões a uma taxa de 5%, como obteve em 2012 durante janeiro a agosto, mesmo com a alta do sebo bovino, já que não só é usado para fabricar os sabões, como também na produção de biodiesel – para tanto, as empresas seguem investindo especialmente na linha que vem obtendo aumento na demanda: o sabão líquido. Os sabões para lavar roupa, pó e líquido, têm maior consumo per capita dos últimos anos dentro dos lares brasileiros, segundo dados da Nielsen. Em 2011, cada pessoa consumiu 4,8 quilos do produto, em 2010 o consumo foi de 4,5 quilos ao ano. Apesar do percentual estável em volume na comparação com o ano anterior, o crescimento foi de 17% em volume e de 21% em faturamento nos últimos cinco anos. Além disso, o mercado de detergentes em pó voltados para as classes com poder aquisitivo mais baixo passa por um momento de inovações. No total, esse segmento , segundo o instituto AC Nielsen, movimenta, anualmente, R$ 3,1 bilhões. Com as classes C, D e E melhorando a renda e com o crédito mais fácil, diferentes indústrias disputam a preferência desse consumidor, e no setor de higiene e limpeza não é diferente. As principais marcas atuantes no mercado brasileiro de sabão em pó são: Omo, Brilhante, Minerva, Ariel, Pop, Ace, Tide, Sendas, Extra, Bold, Tixan, Surf, Assim, Campeiro, Ala, Biju, Procter, Invicto, Bem-te-vi, Bio Brilho e Barra. As duas marcas de sabão em pó mais vendidas no mundo – Ariel e Tide nessa ordem – são da Procter & Gamble. Sua participação mundial no mercado de detergentes atinge 33,3%, enquanto seu principal concorrente, a Unilever, detém 26,4% de market share. Entretanto, no mercado brasileiro a Unilever – que detém as marca Omo, Brilhante, Minerva, Surf e Ala – tem participação de mais de 60%, segundo estimativa de representantes do setor. Deixando a Procter & Gamble em segundo lugar, companhia responsável por cerca de 25% do market share. Para a categoria de detergentes líquidos, a indústria tem investido em produtos com maior poder ativo contra as manchas e novas embalagens. Ao mesmo tempo, a categoria também conta com lançamentos de produtos líquidos concentrados, que vem aumentando sua penetração nos lares.
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Até agora, o segmento de detergente líquido representa em torno de 4% da categoria de sabão e detergente para roupas. Apesar de crescente, o consumo per capita brasileiro ainda é baixo na comparação com os outros países. A América Latina tem números que variam de 6 a 8 quilos per capita e a Europa chega a até 12 quilos por ano. Nesse setor, o mercado brasileiro é bem forte e com uma balança comercial extremamente favorável. Em relação à exportação, o principal mercado destino é a Angola. O trânsito de mercadoria também tem ocorrido muito fortemente através dos países do MERCOSUL e América Latina. Em relação à importação, o Brasil o importa, em menor quantidade, de países como Estados Unidos, Reino Unido e Holanda.
3 Objetivo O objetivo da prática foi sintetizar sabão a frio empregando óleo de soja comercial e hidróxido de sódio como matérias-primas.
4 Materiais e Métodos Uma solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 30,2% p/p foi preparada a partir da dissolução de NaOH em água destilada. Esperou-se 15 minutos para que a solução resfriasse e, em seguida, a solução foi vertida em um funil de decantação de 250 ml. Em um becher de 500 ml foram adicionados 100 g de óleo de soja comercial e o mesmo foi acondicionado abaixo do funil de decantação. A torneira do funil foi ajustada de modo a gotejar lentamente a solução de NaOH sob o óleo (Figura 7). O sistema foi mantido sob agitação magnética constante e o tempo de adição foi em torno de 35 minutos e o sistema continuou a ser agitado por mais 20 minutos (Figura 8). Após o término da agitação, a massa bruta foi transferida e dividida em 3 copos plásticos de café. Os copos foram embrulhados em jornal de forma a se manter o calor da reação e o sistema foi mantido em repouso por uma semana (intervalo entre uma aula e outra) para que a reação pudesse se completar. 16
Na aula seguinte, o sabão foi removido dos copos e pesado para cálculo do rendimento da reação.
Figura 7. Aparelhagem para a produção de sabão a frio.
Figura 8. Massa de sabão após a adição de todo o NaOH.
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5 Resultados e Discussão O cálculo do rendimento da reação depende da composição química dos ácidos graxos presentes no mesmo. Para o óleo de soja, a composição de ácidos graxos está indicada na Tabela 1. Ácidos Palmítico Esteárico Oléico Linoléico
Fórmula H3C-(CH2)14-COOH H3C-(CH2)16-COOH H3C-(CH2)7-CH=CH-(CH 2)7-COOH H3C-(CH2)4-CH=CH-CH2-CH=CH-(CH 2)7-COOH
Percentual (p/p) 6,8 % 4,4 % 34,0 % 51,0 %
Tabela 1. Composição percentual dos ácidos graxos do óleo de soja. Fonte: VILLELA, G.G. (1976) Para efeitos de cálculo, o peso molecular do óleo de soja foi aproximado para o peso molecular do triglicerídeo do ácido graxo predominante. Para o óleo de soja, o ácido graxo predominante é o ácido linoléico, então considerou-se que o peso molecular do óleo é o mesmo do trilinoleato de glicerina - C 57H98O6 (Figura 9).
Figura 9. Estrutura do trilinoleato de glicerina.
A reação de hidrólise básica/saponificação que ocorre é:
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C57H98O6 + 3 NaOH C3H8O + 3 C17H31COONa
Massas moleculares: Trilinoleato de glicerina = 879g; Glicerina = Ácido linoléico = 280g; NaOH = 40g; Sabão (linoleato de sódio) = 302g;
Foram utilizados 51 g de solução de NaOH 30% (p/p). A massa de NaOH nesta solução é: 51 g * 0,302 = 15,4 g. A massa teórica de ácido linoleico necessária para reagir com esta quantidade de NaOH é: 15,4 g * 280 / 40 = 107,1 g. Como foram utilizados 100 g de óleo de soja, é possível perceber que o óleo de soja é o reagente limitante. Considerando que 100 g de óleo corresponde a 100 g de trilinoleato de glicerina, a massa de sabão teórica obtida seria: 100 g * (302x3) / 879 = 103,07 g. Levando em consideração que a glicerina formada e o excesso de reagente não são removidos do produto final, o cálculo do rendimento fica comprometido. A massa do sabão obtida no experimento foi de 139,86 g e a massa total do sistema inicial era de 151 g (óleo + solução de NaOH). Isto significa uma perda de massa de 11,14 g (ou 7,38% p/p) durante o processo. Esta perda de massa ocorreu provavelmente pela evaporação da água durante o tempo entre a reação e a pesagem.
6 Conclusão •
•
O óleo de soja se mostrou ser uma boa matéria prima para a produção de sabão; O sabão produzido tinha uma aparência leitosa e homogênea, mostrando que não houve separação de fases;
19
•
No método a frio, o cálculo do rendimento é inviável uma vez que não há separação dos subprodutos e reagentes em excesso;
•
O sabão produzido por esse método é extremamente alcalino e pode agredir a pele, por isso, necessitaria de purificação para ser utilizado.
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7 Referências Bibliográficas ALVES, R.F.; GUIMARÃES, S.M.; ABREU, T.C. Síntese de sabão e detergente. CEPHAS – Centro de Educação Profissional Hélio Augusto Guimarães de Sousa, 2009.
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