સાબુ

સાબુ

પ્રાણીજ ચરબી કે વનસ્પતિજ, તેમને કૉસ્ટિક સોડા (સોડિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ, NaOH) જેવા આલ્કલી સાથે ઉકાળીને મેળવાતો, મેલ દૂર કરવામાં ઉપયોગી એવો પદાર્થ. સાબુનીકરણ (saponification) તરીકે ઓળખાતી આ પ્રક્રિયામાં ચરબી કે તેલમાં રહેલા ગ્લિસરાઇડ ઍસ્ટર(glyceride esters)નું ગ્લિસરોલ (glycerol) અથવા ગ્લિસરીન (glycerine) (એક પ્રકારનો આલ્કોહૉલ) અને જે તે મૉનોકાર્બૉક્સિલિક ઍસિડના સોડિયમ ક્ષારો[મુખ્યત્વે સ્ટિયરેટ (stearate), ઓલિયેટ (oleate) અને પામિટેટ (palmitate) તેમજ લૉરેટ (laurate) તથા મિરિસ્ટેટ (myristate)]માં જળવિભાજન થાય છે અને પ્રક્ષાલક-કાર્ય (detergent action) ધરાવતો નરમ, અર્ધઘન (semisolid) પદાર્થ મળે છે. લાંબી શૃંખલાવાળા ચરબીજ ઍસિડોના અન્ય ધાતુઓ સાથેના ક્ષારોને પણ સાબુ ગણવામાં આવે છે. આવા સાબુઓ માટે ‘ધાત્વિક સાબુઓ’ (metallic soaps) શબ્દ પ્રચલિત છે.

સાબુનીકરણની સામાન્ય પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

એસ્ટર + આલ્કલી = ચરબીજ ઍસિડનો ક્ષાર + આલ્કોહૉલ

દા.ત., સોડિયમ મિરિસ્ટેટની સંરચના નીચે પ્રમાણે છે :

હાઇડ્રૉકાર્બન શૃંખલા

આમાંનો હાઇડ્રૉકાર્બન ભાગ જલવિરાગી (hydrophobic), જ્યારે કારર્બોક્સિલેટ ભાગ જલરાગી (hydrophilic) છે. પ્રક્ષાલકતાના હેતુઓ માટે ઉપયોગી સાબુમાંનો જલવિરાગી ભાગ 12થી 18 કાર્બન પરમાણુઓની શૃંખલા ધરાવતો હોય છે. તેનાથી ઓછા કાર્બન પરમાણુઓવાળો સોડિયમ સાબુનો મેલ દૂર કરવામાં ઉપયોગી નથી; જ્યારે 18થી વધુ કાર્બન પરમાણુ ધરાવતા સાબુ પાણીમાં અદ્રાવ્ય બને છે.

ઇતિહાસ : મનુષ્યનાં શરીર, વસ્ત્રો તેમજ અન્ય ચીજોની સપાટી પર જામેલા મેલના કણોને દૂર કરવા માટે સાબુ અને સંશ્લેષિત પ્રક્ષાલકો(synthetic detergents)નો ઉપયોગ સામાન્ય છે. સાબુ સૌપ્રથમ ક્યારે અને ક્યાં બનાવવામાં આવ્યો તે અંગે કોઈ સ્પષ્ટ માહિતી મળતી નથી. એમ કહી શકાય કે તે અપરિષ્કૃત (crudes) એવાં આલ્કલાઇન અને ચરબીજ દ્રવ્યોના મિશ્રણમાંથી ક્રમશ: વિકસી આવેલો પદાર્થ છે.

ઈ. પૂ. 2800ના અરસામાં સાબુનો ઉપયોગ બૅબિલોનિયન પ્રજાએ કર્યો હોવાનું માનવામાં આવે છે. વરિષ્ઠ પ્લિની(Pliny The Elder)એ ફિનિશિયન પ્રજાને સાબુ બનાવવાની જાણકારી હોવાનું ઉલ્લેખેલ છે. તેઓ ઘેટાંની ચરબી (tallow) અને લાકડાંની રાખમાંથી સાબુ બનાવતા. રોમન સામ્રાજ્યમાં પણ સાબુ પ્રચલિત હતો. રોમન લોકો સાબુનું ઉત્પાદન અને તેનો ઉપયોગ પ્રાચીન ભૂમધ્યસમુદ્રી (Mediterranean) લોકો પાસેથી શીખ્યા કે બ્રિટાનિયાના નિવાસી સેલ્ટ લોકો (Celts) પાસેથી તે જાણમાં નથી. સેલ્ટ પ્રજા પ્રાણીજ ચરબી અને છોડવાંની રાખમાંથી સાબુ બનાવતી અને આ નીપજને તેમણે સેઇપો (Saipo) નામ આપેલું, જેમાંથી ‘સૉપ’ – સાબુ શબ્દ કદાચ ઊતરી આવ્યો હોય તેમ બની શકે. જોકે ઘણાખરા ઇતિહાસવિદો એમ માને છે કે લગભગ 3,000 વર્ષ અગાઉ રોમની પાસે આવેલા ખડકાળ પ્રદેશમાં મળી આવતી ‘સેપો’ નામની માટી (sapo clay) એ સાબુનું મૂળ છે. ધોલાઈ અને સફાઈ કામ માટે સાબુની અગત્ય ઈસુ ખ્રિસ્તના બીજા સૈકા સુધી બહુ જાણીતી ન હતી. ગ્રીક દાક્તર ગેલન (Galen) સાબુને ઔષધિ તરીકે (ઓસડ, medicament) અને શરીરને સ્વચ્છ કરવા માટે વપરાતો હોવાનું જણાવે છે. આઠમા સૈકાના પ્રસિદ્ધ અરબ વૈજ્ઞાનિક (Sarant) જબિર ઇબ્ન હય્યાં(Jabir ibn Hayyan)નાં લખાણોમાં સાબુનો સ્વચ્છક તરીકે વારંવાર ઉલ્લેખ જોવા મળે છે.

મધ્યયુગમાં સાબુનું ઉત્પાદન પ્રથમ માર્સેલ્સ, પછી જિનીવા (Genoa), અને ત્યારબાદ વેનિસમાં કેન્દ્રિત થયું હતું. 12મા સૈકાના અંતભાગમાં બ્રિસ્ટોલ ખાતે પ્રથમ સાબુ-ઉત્પાદકો અસ્તિત્વમાં આવ્યા; જ્યારે 13મા અને 14મા સૈકામાં લંડનમાં ચીપસાઇડ ખાતે તેમનો નાનો સમાજ ઊભો થયો. 18મા સૈકામાં સાબુનું ઉત્પાદન ઇટાલીનાં બંદરો તરફ અને તે પછી ફ્રાન્સ અને સ્પેન તરફ ખસ્યું. એકાદ સૈકા પછી તે ઇંગ્લૅન્ડમાં આવ્યું.

18મા અને 19મા સૈકા દરમિયાન સાબુ બનાવવાની વિધિમાં બે સીમાચિહ્નો જોવા મળ્યાં. ફ્રેન્ચ રસાયણવિદ નિકોલાઈ લબ્લકે 1790માં સામાન્ય મીઠામાંથી સોડા ઍશ (ધોવાનો સોડા) બનાવવાની વિધિ શોધી જેને લીધે ચરબીનું આલ્કલાઇન જળવિભાજન શક્ય બન્યું. અન્ય ફ્રેંચ વૈજ્ઞાનિક માઇકેલ શેવરુલે 1823માં દર્શાવ્યું કે સાબુનીકરણ એ ચરબીના જળવિભાજનની એટલે કે તેમાંના ચરબીજ ઍસિડોના આલ્કલી-ક્ષાર અને ગ્લિસરીન ઉત્પન્ન થવાની પ્રક્રિયા છે. તેમણે ચરબીજ ઍસિડોની સંરચના અને પ્રકૃતિ તથા તેમની પ્રક્રિયાની પદ્ધતિ સમજાવી અને ગ્લિસરીનની શોધ કરી. અમેરિકામાં સાબુનું ઉત્પાદન 1608ના અરસામાં શરૂ થયેલું પણ 19મી સદી સુધી તેને મહત્ત્વનું ગણવામાં આવતું ન હતું. 19મી સદીના અંતમાં ખુલ્લી વરાળ (open steam) વડે પ્રક્રિયા-મિશ્રણને ઉકાળવાની પદ્ધતિ અમલી બની, જે ઔદ્યોગિકીકરણ માટે એક મહત્ત્વનું પગલું હતું.

સાબુ માટેની કાચી સામગ્રી (raw materials) : કૉસ્ટિક સોડા જેવા આલ્કલીનું ગરમ દ્રાવણ કુદરતી ચરબી અથવા તેલ સાથે પ્રક્રિયા કરી સાબુ અને ગ્લિસરીન બનાવે છે; પણ જો ચરબી કે ઔદ્યોગિક રીતે ઉત્પાદિત ચરબીજ ઍસિડ વાપરવામાં આવે તો સાબુ અને પાણી ઉત્પન્ન થાય છે.

1. આલ્કલી : ચરબી કે તેમના સાબુનીકરણ માટે કૉસ્ટિક સોડા કે કૉસ્ટિક પોટાશ(પોટૅશિયમ હાઇડ્રૉક્સાઇડ, KOH)નો ઉપયોગ થાય છે. કૉસ્ટિક સોડા એ મહત્તમ વપરાશ ધરાવતું રસાયણ છે, જે પતરી (flakes) અથવા દ્રાવણ (lye) રૂપે મળે છે. કૉસ્ટિક પોટાશ વાપરવાથી સાબુનીકરણ ઝડપથી થાય છે અને એ રીતે મળતો સાબુ પાણીમાં વધુ દ્રાવ્ય થાય છે અને નરમ સાબુ (soft soap) તરીકે ઓળખાય છે. હજામત માટેના તેમજ કાપડ-ઉદ્યોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતા સાબુમાં પોટૅશિયમ-સાબુ સાથે સોડિયમ-સાબુ મિશ્ર કરવામાં આવે છે.

2. તેલ અને ચરબી : (અ) વનસ્પતિજ તેલો : અનેક પ્રકારના વનસ્પતિજ તેલો સાબુ બનાવવા ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. અસંતૃપ્ત કાર્બૉક્સિલિક ઍસિડનું પ્રમાણ ઓછું ધરાવતું કોપરેલ એ સાબુ બનાવવા માટે ઉત્તમ પ્રકારનું તેલ છે. તેના ઉપયોગથી નક્કર (firm) અને સારું ફીણ આપતો સાબુ બને છે. કપાસિયાનું શુદ્ધ તેલ વાપરવાથી રંગ કે ગંધવિહીન સાબુ બને છે જ્યારે અશુદ્ધ તેલ સહેજ શ્યામ રંગનો સાબુ આપે છે. મગફળીનું અખાદ્ય તેલ તથા હલકી ગુણવત્તાવાળું દિવેલ પણ આ માટે વપરાય છે. દિવેલમાં રિસીનૉલિક ઍસિડ હોય છે. તેમાંથી બનતો સાબુ અર્ધપારદર્શક અને મુલાયમ હોય છે પણ તે ઓછું ફીણ આપતો હોવાથી અન્ય તેલ સાથે મિશ્ર કરીને સાબુ બનાવાય છે. યુ.એસ. જેવા દેશોમાં સાબુ બનાવવા તાડના તેલનો ઉપયોગ થાય છે. લીંબોળી(લીમડાના ફળનાં બીજ)માંથી મળતું તેલ લીલાશ પડતા રંગનું હોઈ તેમાંથી બનતો સાબુ કઠણ, લીલા રંગનો અને તીવ્ર વાસવાળો હોય છે. ચામડીનાં દર્દો માટે તે ઉપયોગમાં લેવાય છે. અળસીના તેલમાં અસંતૃપ્ત કાર્બૉક્સિલિક ઍસિડનું પ્રમાણ વધુ હોવાના કારણે મુલાયમ સાબુ બને છે. આ તેલમાં પણ અન્ય તેલો મિશ્ર કરવામાં આવે છે. હાલમાં સોયાબીન તેલ પણ સાબુ બનાવવા ઉપયોગમાં લેવાય છે. આ ઉપરાંત મહુડાનાં બી-ડોળમાંથી મળતું લીલા-પીળા રંગનું તેલ (ડોળિયું), કરંજ તેલ (પીળા-બદામી રંગનું, અણગમતી વાસ ધરાવતું તેલ), હલકી ગુણવત્તાવાળું મકાઈનું તેલ વગેરે પણ સાબુ બનાવવામાં વપરાય છે.

(આ) પ્રાણીજ ચરબી : ગાય, ભેંસ, ઘેટાં, બકરાં વગેરેની ચરબી કઠિન પ્રકારની ચરબી (hard fat) ગણાય છે. તેમાંથી બનતો સાબુ ઠંડા પાણીમાં ઓછું પણ ગરમ પાણીમાં વધુ ફીણ આપે છે. સાબુની દ્રાવ્યતા વધારવા ચરબી સાથે કોપરેલ મિશ્ર કરવામાં આવે છે. ડુક્કરની ચરબી (lard) સફેદ રંગની હોવાથી સાબુ સફેદ અને ચમકદાર બને છે અને ફીણ લાંબો સમય ટકી રહે છે. હજામત માટેના સાબુ (shaving soaps) માટે તે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

(ઇ) રાસાયણિક પ્રક્રિયા દ્વારા મળતાં તેલ : કુદરતી રીતે મળતાં તેલ ઉપર રાસાયણિક પ્રક્રિયા કરી, ખૂટતા ઘટકો ઉમેરી, સારા સ્નિગ્ધ પદાર્થો મેળવવામાં આવે છે. આ રીતે તૈયાર કરેલા તેલને કૃત્રિમ રીતે જમાવેલ (hydrogenated) તેલ કહે છે. તેમાંથી બનતો સાબુ ઠંડા પાણીમાં ઓછું પણ ગરમ પાણીમાં વધુ ફીણ આપે છે.

(ઈ) રાળ (rosin) અને ટોલ (tall) તેલ [લાકડાના માવાનું ઉત્પાદન કરતી વખતે મળતી રાળ જેવી (resinous) ઉપપેદાશ] : ધોવાના સાબુ માટે રોઝિન જ્યારે પ્રવાહી સાબુ માટે ટૉલ તેલ વપરાય છે.

3. ઉમેરણો (યોગજો, ઉમેરકો, additives) : સાબુની ગુણવત્તા સુધારવા તેમજ અન્ય હેતુસર તેમાં કેટલાક ઘટકો ઉમેરવામાં આવે છે.

(અ) પ્રકાશ વડે ચમક લાવનાર પદાર્થો (optical brightners) : ધોવા માટેના સાબુમાં આ પદાર્થો મુખ્યત્વે ઉપયોગમાં લેવાય છે. તે એક પ્રકારના રંગકો (dyes) છે, જે કાપડના રેસા દ્વારા શોષાય છે પણ કપડાંને તારવતી વખતે દૂર થતા નથી. તેઓ પારજાંબલી કિરણોનું અવશોષણ કરી તેમને વર્ણપટના ભૂરા છેડા તરફના દૃશ્ય-પ્રકાશમાં ફેરવે છે. આથી રેસા દૃશ્યપ્રકાશ(bright)ના વધુ પ્રમાણનું પરાવર્તન કરે છે અને તેથી વધુ ચમકતા દેખાય છે. આને લીધે રેસા ઉપરની પીળાશ દબાઈ જાય છે. ભૂતકાળમાં ગળી જેવા પદાર્થો આ માટે વપરાતા હતા પણ તેમના ઉપયોગથી કાપડ સફેદાઈ ધરાવતું પરંતુ ચમક ધરાવતું ન હતું.

(આ) પ્રચ્છાદકો (sequestering agents) કે કિલેટકારકો (chelating agents) : ચરબીજ ઍસિડમાંથી બનતા સાબુની મુખ્ય ખામી એ છે કે તે કઠિન પાણી(hard water)માં રહેલા કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્ષારો સાથે પ્રક્રિયા કરી કૅલ્શિયમ અને મૅગ્નેશિયમના અદ્રાવ્ય લવણો આપે છે. આને લીધે તેટલા પ્રમાણમાં સાબુનો વ્યય થાય છે અને ધોલાઈ કે સફાઈ કામમાં વધુ સાબુ વપરાય છે. આ ઉપરાંત આવા ક્ષારોનું તરી (scum) તરીકે ઓળખાતું પડ (કપોટી, film) ધોવાની વસ્તુ ઉપર જામી જાય છે. EDTA (ethylenediamine tetraacetic acid) અથવા તેનો સોડિયમ ક્ષાર કેટલાક ધાતુ-આયનો સાથે જોડાઈ આણ્વીય (molecular) સંકીર્ણો બનાવે છે જે કૅલ્શિયમ જેવા આયનોને બાંધી દે છે. આથી કઠિન પાણીમાંના કૅલ્શિયમ કે મૅગ્નેશિયમ જેવા આયનો નિષ્ક્રિય બની જાય છે અને પાણી નરમ બને છે. સંશ્લેષિત (synthetic) પ્રક્ષાલકો(detergents)ની બાબતમાં આવા અદ્રાવ્ય ક્ષારો બનતા ન હોઈ ધોલાઈ કામ માટે હવે તેમનો ઉપયોગ વધુ થાય છે. એક આધુનિક પ્રક્ષાલકની સંરચના નીચે દર્શાવી છે :

જેમાં n + m ≈ 12 હોય છે.

(ઇ) અપઘર્ષકો (abrasives) : શંખજીરું (talc), (diatomaceous earth), બારીક રેતી, આરસનો ભૂકો, જ્વાળામુખીની રાખ અથવા ઝામરો (pumice), ચોક, ફેલ્સ્પાર તથા ક્વાર્ટ્ઝ જેવાં દ્રવ્યોને પાઉડરના રૂપમાં સાબુ કે પ્રક્ષાલક સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આવા પદાર્થો અપઘર્ષકો તરીકે કામ આપતા હોવાથી ધાતુની સપાટી સાફ કરવા કે વાસણ માંજવા જેવા કામ માટે ઉપયોગી બને છે.

સાબુના ઉત્પાદનની વિધિઓ : સાબુના ઉત્પાદકો મુખ્યત્વે નીચેની ત્રણ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરે છે : (i) કીટલી પ્રવિધિ (kettle process), (ii) સતત પ્રવિધિ (continuous process) અને (iii) ઠંડી અને અર્ધક્વથન (semiboiled) પદ્ધતિઓ.

(i) કીટલી પ્રવિધિ : 1940ના પૂર્વાર્ધમાં સાબુનું ઉત્પાદન કરતી મોટાભાગની કંપનીઓ આ વિધિનો ઉપયોગ કરતી હતી. હજુ પણ કેટલીક કંપનીઓ આ વિધિ વડે સાબુનું ઉત્પાદન કરે છે. ખાસ કરીને નાનાં કારખાનાંઓમાં તથા ખાસ વિશિષ્ટ અને સીમિત ઉત્પાદન માટે તેનો ઉપયોગ થાય છે. આ માટે ઉત્પાદકો 45,000 કિગ્રા.થી પણ વધુ ઘટકો સમાવી શકે તેવી (લગભગ ત્રણ માળ જેટલી) ઊંચી સ્ટીલની ટાંકીનો ઉપયોગ કરે છે. ટાંકીઓમાં ચરબી કે તેલ અને કૉસ્ટિક સોડા પાઇપ વડે દાખલ કરવામાં આવે છે. મિશ્રણને નળીઓમાંથી વરાળ પસાર કરી, ઊકળે ત્યાં સુધી ગરમ કરવામાં આવે છે. ગરમીને લીધે જળવિભાજનની પ્રક્રિયા થઈ મલાઈદાર (creamy) સાબુ બને છે. કેટલાક દિવસો સુધી મિશ્રણને ઠંડું પડવા દઈ તેમાં મીઠું ઉમેરવામાં આવે છે; જેથી મિશ્રણ બે સ્તરમાં અલગ પડે છે. ઉપલા સ્તરમાં ચોખ્ખો (neat) સાબુ જ્યારે નીચલા સ્તરમાં ક્ષારોદક (lye) અને ગ્લિસેરોલ હોય છે. સાબુના સ્તરને પંપ દ્વારા ક્રચર્સ (crutchers) તરીકે ઓળખાતા મિશ્રક(mixer)માં લઈ જવામાં આવે છે; જ્યાં તેમાં ગઠનકો (builders) (આલ્કલાઇન સંયોજનો કે જે સફાઈકામ સુધારવામાં મદદ કરે છે), સુગંધી દ્રવ્યો (perfumes), રંગ અને જંતુનાશકો જેવા પદાર્થો ઉમેરવામાં આવે છે. આ મિશ્રણને સખત બનવા દઈ તેમાંથી સાબુના લાટા, ચોરસા, પતરીઓ (flakes) કે દાણા (granules) બનાવવામાં આવે છે. (આકૃતિ 1)

આકૃતિ 1 : સાબુના લાટાના ઉત્પાદનનાં સોપાનો

(ii) સતત પ્રવિધિ અથવા સતત જળવિભાજક–વિધિ, continuous hydrolyzer process) : હાલમાં મોટાભાગના સાબુનું ઉત્પાદન આ વિધિ દ્વારા થાય છે. તેના વડે બહુ ઓછા સમયમાં મોટા જથ્થામાં સાબુનું ઉત્પાદન થઈ શકતું હોવાથી કીટલી પ્રવિધિને બદલે આનો ઉપયોગ વધુ થતો જાય છે. આ પ્રવિધિમાં શુદ્ધ ચરબી કે તેમને કૉસ્ટિક સોડા કે પોટાશ સાથેની પ્રક્રિયા દ્વારા સીધા જ સાબુમાં ફેરવવામાં આવે છે અને ઉદભવેલ સુઘડ સાબુને અપકેન્દ્રણ યંત્રોની (centrifuges) શ્રેણી અથવા પ્રતિધારા (countercurrent) ધોલાઈ (washing) દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે.

આ ઉપરાંત ઉષ્મા, દબાણ અને પુનશ્ર્ચક્રણ (recirculation) દ્વારા પણ સાબુનીકરણ થઈ શકે છે. તેમાં શુદ્ધ ચરબી કે તેલને શૂન્યાવકાશમાં હવારહિત કરી (deaerated) પાણી વડે પ્રતિધારા વિભાજન (countercurrent splitting) કરી ચરબીજ ઍસિડો અને ગ્લિસરીન મેળવવામાં આવે છે. અન્ય આધુનિક પ્રવિધિઓમાં ચરબીનું પાણી અને ઝિંક-સાબુ જેવા ઉદ્દીપક વડે ઊંચા તાપમાને સીધું જળવિભાજન કરવામાં આવે છે. આને લીધે ચરબીજ ઍસિડોનું પ્રભાજન (fractionation) થઈ શકે છે અને તેમનું આલ્કલી વડે તટસ્થીકરણ (neutralisation) કરી સતત સાબુ મેળવી શકાય છે. આ પ્રવિધિના ફાયદા એ છે કે સાબુના સંકેન્દ્રણ(concentration)નું નિયંત્રણ થઈ શકે છે અને ચોક્કસ ઉપયોગ માટે જરૂરી લંબાઈની શૃંખલા ધરાવતા સાબુનું ઉત્પાદન થઈ શકે છે. તેમજ આડપેદાશ રૂપે મળતા ગ્લિસરીનની પુન:પ્રાપ્તિ સરળતાથી થઈ શકે છે.

આ માટે ચરબી કે તેલને 15થી 24 મીટર ઊંચા અને લગભગ 60 સેમી. વ્યાસ ધરાવતા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ(પ્રકાર-316)ના બનેલા જળવિભાજન ટાવરમાં પસાર કરવામાં આવે છે. ચરબી કે તેલ પોતાની ઓછી ઘનતાને લીધે ટાવરમાંના સંપર્ક-વિભાગોમાં ઉપરની તરફ જાય છે. [આથી ગ્લિસરીન-પ્રાવસ્થા(glycerine phase)માં થોડા પ્રમાણમાં દ્રાવ્ય થયેલ ચરબીજ દ્રવ્યનું નિષ્કર્ષણ થાય છે.] આ જ સમયે ટાવરના ઉપલા મથાળેથી હવારહિત વિક્ષારીકૃત (demineralized) પાણી પ્રવેશે છે. ટાવરમાં 50 કિગ્રા પ્રતિ ચોરસ સેમી. જેટલું ઊંચું દબાણ અને 238થી 260° સે. જેટલું તાપમાન રાખવામાં આવે છે. આમ ટાવરમાં ચરબી કે તેલ તથા પાણીની પ્રતિધારાઓ એકબીજીના સંપર્કમાં આવતાં જળવિભાજન થઈ ચરબીજ ઍસિડો અને ગ્લિસરીન ઉત્પન્ન થાય છે. ગ્લિસરીન પાણીમાં દ્રાવ્ય હોઈ તેને ટાવરના તળિયેથી અલગ કરવામાં આવે છે.

ચરબીજ ઍસિડોને ટાવરના મથાળેથી એક નિર્વાતિત કક્ષમાં લઈ જવામાં આવે છે; જ્યાં તેમાંનું પાણી બાષ્પીભવન દ્વારા દૂર થાય છે. ઍસિડોનું શૂન્યાવકાશમાં નિસ્યંદન કરવાથી તેઓને જુદા જુદા અંશ(fractions)માં અલગ પાડી વિવિધ પ્રકારના સાબુની બનાવટમાં વાપરવામાં આવે છે; દા.ત., ધીમા તાપે ઉકળતા ઍસિડો ઔદ્યોગિક તેમજ નાહવાધોવા સિવાયના સાબુની બનાવટો માટે અને મધ્ય ભાગના (middle cut) ઍસિડો સાબુના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે; જ્યારે ટાવરના તળિયેથી મળતા ચરબીજ અવશેષોનો આગળ ઉપર ઍસિડની પુન:પ્રાપ્તિ માટે સંગ્રહ કરવામાં આવે છે.

આ રીતે મળતા ચરબીજ ઍસિડોનું કૉસ્ટિક સોડા જેવા આલ્કલી વડે તટસ્થીકરણ કરતાં શુદ્ધ સાબુ મળે છે. જળવિભાજનની પ્રક્રિયા નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

C₃H₅(OOCR)₃ + 3H₂O → 3RCOOH + C₃H₅(OH)₃

ચરબી/તેલ                          ચરબીજ ઍસિડ        ગ્લિસરીન

ચરબીજ ઍસિડની આલ્કલી સાથેની પ્રક્રિયા (સાબુ બનવાની પ્રક્રિયા) નીચે પ્રમાણે છે :

RCOOH + NaOH → RCOONa + H₂O

આ રીતે મળતા સાબુને ક્રચરમાં લઈ જઈ તેના અન્ય ઘટકો મેળવી તેના લાટા, ગોટી, પતરીઓ કે દાણા તૈયાર કરવામાં આવે છે. નાહવા માટેના સાબુ બનાવતી વખતે અંતિમ નીપજમાં આલ્કલી ન રહી જાય તે માટે થોડોક મુક્ત ચરબીજ ઍસિડ રહેવા દેવામાં આવે છે અથવા તેની સાથે ઑલિવ તેલ કે કોપરેલ જેવા અતિવસાકારકો (superfatting agents) ઉમેરવામાં આવે છે.

(iii) ઠંડી અને અર્ધ–ક્વથનની પદ્ધતિઓ : ઠંડી પદ્ધતિમાં ચરબી અને તેલનું મિશ્રણ [જે ઘણી વાર કોપરેલ કે તાડ-ગર(palm-kernel)ના તેલનું ઊંચું પ્રમાણ ધરાવતું હોય છે.] સૈદ્ધાંતિક રીતે જોઈએ તે કરતાં સહેજ ઓછા આલ્કલી સાથે મિશ્ર કરવામાં આવે છે. આથી ચરબી કે તેલનું થોડું બિનસાબુનીકરણ પામેલ પ્રમાણ રહી જાય છે, જે પરિષ્કૃત (finished) સાબુમાં અતિવસાકારકો પદાર્થ (agent) તરીકે કાર્ય કરે છે. આ જરૂરી દ્રવ્યોને મિશ્ર કરી ખુલ્લા તવા કે એવા પાત્રમાં મિશ્રણ ઘટ્ટ બનવાની શરૂઆત થાય ત્યાં સુધી હલાવવામાં આવે છે. આ પછી તેને પતરાંના ચોકઠા(frames)માં રેડી સાબુનીકરણ પામી ઘન બને ત્યાં સુધી રાખી મૂકવામાં આવે છે.

અર્ધ-ક્વથન વિધિમાં ચરબી કે તૈલી દ્રવ્યને મોટી કીટલીમાં રેડી તેમાં આલ્કલીનું દ્રાવણ મિશ્રણને હલાવતાં જઈ ઉમેરવામાં આવે છે. સાથે સાથે તે ઊકળે નહિ તે રીતે ગરમ કરવામાં આવે છે. આથી કીટલીમાં જ સાબુનીકરણ થાય છે અને મિશ્રણ ઘટ્ટ બને છે, જેને પછી પતરાંનાં ચોકઠાંમાં રેડી ઘન બનવા દેવામાં આવે છે. આ બંને પદ્ધતિઓ ઘરગથ્થુ ઉપયોગ માટે અથવા નાના પાયા પર સાબુ બનાવવામાં વપરાય છે.

પરિષ્કૃતિ પ્રચાલનો (finishing operations) : આ ક્રિયા ઉપરની વિધિઓ વડે મળતા ગરમ દ્રવ્યને અંતિમ ઇચ્છિત નીપજમાં ફેરવવામાં આવે છે.

ધોવાનો સાબુ (laundry soap) : આ સાબુ બનાવવા ગરમ મિશ્રણને પતરાંનાં ચોકઠાં કે શીતન-પ્રેસ(cooling press)માં ઠંડું પાડી તેને યોગ્ય માપમાં કાપી, મુદ્રાંકિત (stamped) કરવામાં આવે છે. જો સાબુની ઘણુંખરું પારદર્શક એવી પાતળી પતરીઓ જોઈતી હોય તો સાબુના દ્રવ્યને પાતળી પટ્ટીઓમાં બહિ:સ્ફુટિત કરી (extruded) સૂકવ્યા બાદ યોગ્ય માપમાં કાતરવામાં આવે છે.

નાહવાનો સાબુ : આ માટે સાબુના જથ્થામાં સુગંધી દ્રવ્યો, રંગો કે અતિવસાકારકો ઉમેરી શૂન્યાવકાશમાં સૂકવવામાં આવે છે. આ પછી તેને ઠંડો પાડી ઘન સ્વરૂપમાં ફેરવવામાં આવે છે. આ શુષ્ક, ઘનીકૃત (solidified) સાબુને પ્રેષણ (milling) કે ચૂર્ણન (crushing) દ્વારા તબક્કાવાર સમાંગ (homogeneous) બનાવવામાં આવે છે, જેથી વિવિધ માત્રાની શુદ્ધિ (fineness) ધરાવતો સાબુ મળે છે.

નિર્વાતિત શુષ્કક(drier)માંથી નીકળતા ગરમ સાબુના જથ્થામાં દબાણ હેઠળ હવા પસાર કરવાથી ‘તરતો સાબુ (floating soap)’ મળે છે. નાહવાના સાબુ હંમેશાં ઔષધિયુક્ત (medicated) હોય છે. તેમાં વિશિષ્ટ યોગજો (ઉમેરણો, additives), ક્લોરિનીકૃત ફિનૉલ-સંયોજનો, ઝાયલીનોલ (xylenol) વ્યુત્પન્નો જેવાં સંયોજનો ઉમેરવામાં આવે છે. આવો સાબુ ગંધનાશક તથા જંતુનાશક ગુણ ધરાવે છે. હજામત માટે વપરાતા સાબુ કે પેસ્ટમાં પોટૅશિયમ તેમજ સોડિયમ-સાબુનો સંયોગ (combination) કરવામાં આવે છે.

કણિકાઓ (granules) અને પતરીઓ (flakes) : ઘરવપરાશ માટે વપરાતો સાબુ હવે ઘણુંખરું આ સ્વરૂપમાં બનાવવામાં આવે છે. ક્રચરમાંથી ગરમ સાબુને પંપ દ્વારા ઊંચા શુષ્ક્ન ટાવરના મથાળે લઈ જઈ ગરમ હવાના પ્રવાહમાં તેનો છંટકાવ કરવાથી તે પરપોટા જેવા શુષ્ક દાણામાં ફેરવાય છે, જે ટાવરના તળિયે એકઠા થાય છે. ગાળણ વડે અતિસૂક્ષ્મ કણોને અને મોટા (coarse) કણોને અલગ પાડતાં સમાન માપના કણો મળે છે.

પતરીઓ બનાવવા માટે ક્રસરમાંથી આવતા સાબુને એક ગરમ અને બીજું ઠંડું એવાં બે રોલર વચ્ચે પસાર કરવામાં આવે છે. ઠંડા રોલર સાથે સાબુ પાતળી ચાદર રૂપે ચોંટી જાય છે જે રોલરના ફરવાથી કપાઈને પટ્ટીઓ(ribbons)માં ફેરવાય છે. આને ધારદાર ફલક (blade) વડે રોલર પરથી અલગ પાડવામાં આવે છે. તેને શુષ્કક(drier)માં લઈ જતાં તે તૂટી જાય છે અને પતરીઓના રૂપમાં ફેરવાય છે.

આકૃતિ 2 : સાબુના દ્રાવણમાં પૅરેફિન-શૃંખલાવાળાં આયનોના સમુચ્ચયનને લીધે ઉદ્ભવતા કણપુંજની સંરચના

સાબુઓનું વર્ગીકરણ : ‘સાબુ’ શબ્દ મૂળ તો કુદરતી રીતે પ્રાપ્ય એવાં કલિલીય (colloidal) પદાર્થો પૂરતો સીમિત હતો; પણ સંશ્લેષિત પ્રક્ષાલકોની શોધ બાદ અણુના કાર્બનિક ભાગ ઉપર આવેલા વીજભાર પ્રમાણે તેમનું વર્ગીકરણ એનાયનિક (ઋણભારીય, anionic), કેટાયનિક (ધનભારિત, cationic) અને તટસ્થ – એમ કરવામાં આવે છે; જેમ કે, સોડિયમ પામિટેટ (એનાયનિક), સોડિયમ ડોડેસાઇલ સલ્ફેટ (એનાયનિક), સીટાઇલટ્રાઇમિથાઇલ એમોનિયમ બ્રોમાઇડ (કેટાયનિક), પૉલિઇથિલીન ઑક્સાઇડ વ્યુત્પન્નો (તટસ્થ).

સોડિયમ પામિટેટને એનાયનિક પ્રકારનો સાબુ ગણી શકાય. લાંબી શૃંખલાવાળા ચરબીજ ઍસિડોના સોડિયમ કે પોટૅશિયમ ક્ષારોની ઊંચી વિદ્યુતવાહકતા જેવા ગુણધર્મો સૂચવે છે કે પૅરેફિન(paraffin)-શૃંખલા ઉપરનાં આયનો સમુચ્ચયિત થયેલાં (aggregated) હોય છે અને કલિલીકણ (આયનિક કણપુંજ, ionic micelle) ઉત્પન્ન કરે છે.

વિસરણ(diffusion)-માપનો દ્વારા સોડિયમ પામિટેટના કણપુંજનો વ્યાસ 40 Å જોવા મળે છે એટલે કે તે 40 અણુઓ અને 14,000 જેટલો અણુભાર ધરાવે છે. પૅરેફિન-શૃંખલાને દબાવવાની પાણીના અણુઓની વૃત્તિને કારણે આવું સમુચ્ચયન થાય છે. સાબુનાં દ્રાવણોની નોંધપાત્ર પૃષ્ઠ-સક્રિયતા (surface activity) માટે પણ આ અવયવ જવાબદાર છે. પૃષ્ઠ-સક્રિયતા અને દ્રાવણમાંના કણપુંજના વિશિષ્ટ ગુણધર્મોના સમન્વયને કારણે સાબુનાં દ્રાવણોના લાક્ષણિક ગુણો ઉદ્ભવે છે. પાણીમાં ઓછાં દ્રાવ્ય એવાં કાર્બનિક સંયોજનોને ઓગાળવાની સાબુના દ્રાવણની શક્તિ કણપુંજની હાજરીને લીધે છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યા મુજબ કણપુંજોનો અંદરનો ભાગ કે જેમાં હાઇડ્રૉકાર્બન અથવા અન્ય સંયોજનો ઓગળી શકે તેવા પ્રવાહી હાઇડ્રૉકાર્બનના બિંદુક(droplet)ને મળતો આવે છે. સોડિયમ ડોડેસાઇલ સલ્ફેટ જેવા આધુનિક પ્રક્ષાલકોનો મોટો હિસ્સો આ પ્રકારમાં આવે છે.

સીટાઇલટ્રાઇમિથાઇલ એમોનિયમ બ્રોમાઇડ જેવાં પ્રક્ષાલકોના દ્રાવણમાં જલરાગી સમૂહ ધન વીજભાર ધરાવે છે. તેમનું સામાન્ય બંધારણ નીચે પ્રમાણે દર્શાવી શકાય :

જલવિરાગી અણુસમૂહ (સામાન્ય રીતે -OH સમૂહ) ધરાવતા સંયોજનનું ઇથિલીન ઑક્સાઇડ કે પ્રોપિલીન ઑક્સાઇડ સાથે સંયોજન કરીને અગત્યના બિનઆયનિક કે તટસ્થ પ્રક્ષાલકો (કે સાબુ) બનાવાય છે. આમાં આલ્કિલફિનૉલ (alkylphenol) અથવા જેને છેડે -OH સમૂહ હોય તેવાં લાંબી શૃંખલાવાળા ફિનૉલ સંયોજનો વપરાય છે. (જુઓ : પ્રક્ષાલકો).

દ્રાવણના pH મૂલ્ય (ઍસિડિકતા કે આલ્કલીયતા) મુજબ જેઓ એનાયનિક કે કેટાયનિક પ્રક્ષાલકો તરીકે કામ આપે છે તેઓ ઉભયધર્મી (amphoteric) પ્રક્ષાલકો કહેવાય છે.

સાબુ દ્વારા સફાઈકાર્યની ક્રિયાવિધિ : ધૂળવાળી કે મેલી (soiled) સપાટીની સફાઈ એ એક સરળ લાગતી પણ વાસ્તવમાં સંકીર્ણ વિધિ છે. આગળ જણાવ્યું તેમ, સાબુ (અને પ્રક્ષાલક) જેવા પદાર્થો પાણીનું પૃષ્ઠતાણ ઘટાડે છે અને તેલ-પાણી અંતરાપૃષ્ઠ (interface) આગળ સંકેન્દ્રિત થાય છે. તેઓ પાયસીકરણ કરનાર હોઈ તૈલી ફિલ્મને તોડી મેલને દૂર કરવામાં મદદરૂપ નીવડે છે. સફાઈની ક્રિયા નીચેનાં ભૌતિક-રાસાયણિક સોપાનો દ્વારા થાય છે :

(i) પ્રક્ષાલક ધરાવતા દ્રાવણ દ્વારા સપાટીને ભીંજવવી અને કાપડની બાબતમાં તેની રેસાકીય સંરચનામાં પ્રવેશન (penetration). પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થો પાણીનું પૃષ્ઠતાણ ઘટાડી તેની પ્રસરવાની અને ભીંજવવાની ક્ષમતા વધારે છે.

(ii) પાણી અને ધોવાની સપાટી અથવા પાણી અને મેલ વચ્ચેનાં અંતરાપૃષ્ઠો આગળ સાબુ(અથવા પ્રક્ષાલક)ના સ્તરનું અવશોષણ. આયનિક પૃષ્ઠસક્રિય કારકોની બાબતમાં આ સ્તર પ્રકૃતિએ કરીને આયનિક (વિદ્યુતીય દૃષ્ટિએ ધ્રુવીય) હોય છે.

(iii) રેસા અથવા અન્ય દ્રવ્ય ઉપરથી ધૂળ અથવા મેલનું ધોવાના પાણીમાં પ્રક્ષેપણ (dispersion). આ ક્રિયા ઊંચા તાપમાને અથવા સતત હલાવતા જવાથી ઝડપી બને છે.

(iv) સાફ થયેલી સપાટી ઉપર ફરીથી મેલનું નિક્ષેપન થતું અટકાવવું. સાબુ (અથવા પ્રક્ષાલક) આ કાર્ય મેલને રક્ષણાત્મક (protective) કલિલમાં અવલંબિત કરીને કરે છે. ઘણી વાર આ માટે ખાસ ઉમેરણોની મદદ લેવામાં આવે છે. મોટાભાગની ગંદી સપાટીઓની બાબતમાં મેલ એ તેલ કે ગ્રીઝની પાતળી ફિલ્મ વડે સપાટી પર ચોંટેલો હોય છે. આવી સપાટીઓને સાફ કરવી એટલે પ્રક્ષાલક દ્રાવણ દ્વારા ગ્રીઝની આસપાસ ઉદ્ભવતા કણપુંજ દ્વારા ફિલ્મને વિસ્થાપિત કરવી. જે પછીથી વીંછળવાના કે ખંગાળવાના પાણી (rinse water) દ્વારા દૂર થાય છે. અહીં પ્રક્ષાલક દ્રાવણની અસર હેઠળ તૈલી ફિલ્મ તૂટીને અલગ અલગ બિંદુકોમાં ફેરવાય છે. પ્રોટીની (proteinic) પદાર્થોના ડાઘા પાણીમાં અદ્રાવ્ય હોઈ એકલી પ્રક્ષાલનક્રિયા વડે દૂર કરી શકાતા નથી. વળી તે રેસા સાથે પ્રગાઢ રીતે ચોંટેલા હોઈ પ્રક્ષાલકના પ્રવેશનને અટકાવે છે. પ્રક્ષાલક સાથે પ્રોટીનને તોડી નાખે તેવા પ્રોટીન-અપઘટની (proteolytic) ઉત્સેચકો વાપરવાથી પ્રોટીની પદાર્થ કાં તો જલદ્રાવ્ય બને છે અથવા છેવટે જલપારગમ્ય (water permeable) તો બને છે. આથી પ્રક્ષાલકનું કાર્ય સરળ બને છે અને તેલના મેલ સાથે પ્રોટીનના ડાઘા પ્રક્ષેપિત થાય છે (dispersed). જોકે કેટલાક માણસો, તેના સંપર્કમાં વારંવાર આવે તો વિષાક્તનનું જોખમ ઉદ્ભવી શકે છે.

પ્રક્ષાલક (પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થ) તરીકે કાર્ય કરવા માટે સાબુ અથવા પ્રક્ષાલકોએ ચોક્કસ રાસાયણિક સંરચના ધરાવવી જોઈએ એટલે કે તેમના અણુમાં નીચે જણાવ્યા મુજબ બે આવશ્યક ભાગ હોવા જરૂરી છે :

(i) જલરાગી (hydrophilic) અથવા વસાવિરાગી (lipopholic) અથવા ધ્રુવીય સમૂહો : આવા સમૂહોની હાજરી સાબુને જલદ્રાવ્ય બનાવે છે;

દા.ત., -COONa, -COOH, -SO₃Na, -SO₂Na, -SO₃H, -N CH₃ , C₅H₅N⁺ વગેરે.

(ii) જલવિરાગી (hdyropholic) અથવા વસારાગી (lipophilic) અથવા અધ્રુવીય (nonpolar) સમૂહો : આવા સમૂહો અણુને જલ-અદ્રાવ્ય બનાવે છે, પરંતુ સાબુ(કે પ્રક્ષાલક)ને વસા-(ચરબી)દ્રાવ્ય બનાવે છે; દા.ત., એલિફેટિક (aliphatic) હાઇડ્રૉકાર્બન શૃંખલા, ઍરાઇલ-આલ્કાઇલ (aryl-alkyl) સમૂહ, બહુવલયી (polycyclic) હાઇડ્રૉકાર્બન સમૂહ વગેરે.

સામાન્ય રીતે જલવિરાગી ભાગ ઘનસપાટી કે રેસાને અથવા મેલની સપાટીને વળગી રહે છે, જ્યારે જલરાગી ભાગ પાણી સાથે સંકળાય છે.

સાબુ અને પ્રક્ષાલક વચ્ચેનો ભેદ : સાબુ એ એક પ્રકારનો પ્રક્ષાલક જ છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે ‘પ્રક્ષાલક’ શબ્દ સંશ્લેષિત પ્રક્ષાલકોનો નિર્દેશ કરે છે જેઓ સાબુ કરતાં ભિન્ન રાસાયણિક સંરચના ધરાવે છે. બે વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત તેમના ક્ષારો(salts)ની દ્રાવ્યતાનો છે. (જુઓ : પ્રક્ષાલકો).

ઉપયોગ : સાબુ આજના યુગમાં અનેક પ્રકારે વપરાતી ચીજ છે. નાહવા-ધોવા, વાસણ સાફ કરવા જેવા ઘરગથ્થુ ઉપયોગ ઉપરાંત ઔદ્યોગિક રીતે પણ તે સ્વચ્છક (cleaner), ઊંજક (lubricant), મૃદુકારક (softener) તથા પૉલિશર (polisher) તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. રોગના નિયંત્રણ માટે સાબુનો ઉપયોગ આવશ્યક ગણાય છે. ઝવેરાતને પૉલિશ કરવા તથા ચામડાને નરમ બનાવવા પણ સાબુ વપરાય છે. કાપડ-ઉદ્યોગમાં ધાત્વિક-સાબુનો ઉપયોગ કાપડને જલાભેદ્ય (water-proof) બનાવવા તો ચર્મ-ઉદ્યોગમાં ફૂગરોધન (mildew-proofing) માટે થાય છે. પોલાદ-ઉદ્યોગમાં ધાતુનું સંક્ષારણ અટકાવવા તથા તાર ખેંચવા માટેની ડાઇમાં ઊંજણ તરીકે તે ઉપયોગમાં લેવાય છે. રબર-ઉદ્યોગમાં સાબુ દ્વારા પાયસીકૃત પેટ્રોરસાયણો વાપરી સંશ્લેષિત રબર બનાવવામાં આવે છે. સૌંદર્યપ્રસાધન(cosmetic)-ઉદ્યોગમાં એમાઇન તરીકે ઓળખાતા કાર્બનિક આલ્કલીમાંથી બનાવેલા સાબુનો ઉપયોગ શેમ્પૂ અને ક્રીમના ઉત્પાદન માટે થાય છે. જંતુનાશકો અને કેટલાંક ખાસ રસાયણોના પાયસીકારક તરીકે સાબુ વપરાય છે. ઝિંક-સ્ટિયરેટ એ જલ-અપાકર્ષક (water-repelling) સાબુ છે. ગૅસોલિનને ઘટ્ટ બનાવી (gelling) નાપામ (napalm) જેવા જ્વાલક પદાર્થો (incindiaries) બનાવવા તથા કેટલાક પ્રકારનાં ગ્રીઝ બનાવવા કૅલ્શિયમ, મૅગ્નેશિયમ અને ઍલ્યુમિનિયમ-સાબુઓનો ઉપયોગ થાય છે. વહાણ-ઉદ્યોગમાં બગાડરોધક (antifouling), રંગના આધાર તરીકે તથા જૈવિક સંવર્ધન-નિરોધક (growth inhibitor) તરીકે પણ સાબુ વપરાય છે.

પ્ર. બે. પટેલ