Лига Химиков

После прочтения сумбурного пста про жироудаляющие средства, в которых автор усердно топит за то, что щелочь - наше всё, и, в особенности - после изучения комментариев с типичным плюрализмом мнений от

нафиг всю эту вашу химию, мойте всё молочаем и отваром ромашки хозяйственным мылом

до

фигачьте всё 60% щелочью, а если не поможет - азоткой, азоткой

захотелось внести ясность болезненную и деликатную для многих тему удаления лишнего жира. Итак, гайд по жироудалению с теоретическими выкладками.

Дискламер! Данный пост - не призыв к действию, а справочная информация. Некоторые химикалии и методы, описываемые в посте, хоть и не входят во всякие запрещенные списки, но весьма опасны. Даже если вы решили повторить это дома - safety first, используйте СИЗ и берегите свои бренные тела, особенно вставленные в них глаза. Потеряете родные - в собесе выдадут стеклянные. И попугая-матершинника.

Жиры, как известно, это триглицериды жирных кислот. Это гидрофобные соединения, и они не растворяются в воде, зато растворяются в спирте/ацетоне. Они могут гидролизоваться (химически растворяться) в сильнокислой и сильнощелочной среде. На практике гидролиз в щелочных средах идет быстрее. Именно поэтому для растворения жиров советуют использовать щелочь (ну ещё потому, что почти все доступные сильные кислоты ныне внесены в разные нехорошие списки). ВАЖНО! Алюминий и щелочь - не друзья. Щелочь растворяет алюминий, причем весьма резво. А вот нержа и большая часть пластиков к щелочи безразличны.

Казалось бы - бери щелочь покрепче, как советуют люди, и будет тебе счастье! Тем более что щёлочь гидролизует не только жиры, но и белки (правда, намного медленнее). И да, и нет. Конечно, щелочной гидролиз - это дешевый и удобный способ химического растворения жиров. Фокус в том, что жиры гидрофобны. А это значит, что в водой (и водными растворами щелочи) они смачиваются неохотно. А когда некоторое количество жира уже гидролизовано - соли жирных кислот ввиду своей липофильности (сродства к жирам) адсорбируются на поверхности жира и замедляют диффузию щелочи (точнее гидроксид-ионов). Получается такая история - фронт растворения жира в водном растворе щелочи продвигается вглубь частички жира хоть и верно, но довольно медленно.

У нас есть несколько вариантов разорвать этот порочный круг и ускорить реакцию гидролиза:

-Погреть. Нобелевские лауреаты Якоб Вант-Гофф и Сванте Аррениус не дадут соврать - при нагревании увеличивается скорость химических реакций, приблизительно в 2-4 раза на каждые 10 градусов. Бонусом идет повышение растворимости продуктов гидролиза и увеличение скорости диффузии в растворе. Первая проблема - выше ста градусов без автоклава особо не погреешь. А вторая проблема - это сама концентрированная щелочь, которая и в холодном-то виде не подарок, а в горячем - вообще сама сотона.

-Повысить концентрацию. Палка о двух концах. Концентрация гидроксид-ионов конечно, повышается, но не очень сильно, в области высоких концентраций степень диссоциации уменьшается. С другой стороны, и так опасная щелочь становится ещё опаснее, как по отношению к отмываемым поверхностям, так и по отношению к её эксплуататору. Кроме того, повышается вязкость раствора, а соли жирных кислот начинают из него высаливаться. Так что сам факт того, что в средстве "А" щелочи 10%, а в средстве "Б" - 20%, вообще не означает, что средство "Б" удаляет жиры лучше, чем средство "А". Поверьте, сам по себе NaOH стоит примерно ничего (меньше 50 р за кг) и производителю не жалко положить в баночку лишних 5%. Но больше - не всегда лучше, и по этому пути обычно идут производители бюджетного сегмента, которым легче кинуть пару лишних лопат, чем разрабатывать и испытывать рецептуру. Кроме того, нагревание и увеличение концентрации щелочи может ударить не только по жирам, но и по наиболее нежным бытовым пластикам типа ПЭТ, полилактида или поликарбоната.

-Увеличить липофильность раствора. Чтобы жир лучше смачивался, а в идеале - растворялся ещё до протекания гидролиза как такового, можно увеличить сродство раствора к жирам. Достигается это просто - добавляется спирт. Лучше всего изопропиловый (ИПС). Эффект от такой добавки просто сногсшибательный - жиры начинают растворяться прямо на глазах (ба-думс!). Эту тему давным-давно прошарили химики да биологи, и пользуются щелочными банями для мытья лабораторного стекла (5 л ИПС, 1-3 л воды, 500-1000 г щелочи, лучше KOH, можно немного неионогенных ПАВ). Именно он встречается в жироудалающих средствах под пунктом "Растворители".

-Добавить ПАВ. Все видели красивые рекламные видосики про молекулы ПАВ, которые нежно обхватывают частичку жира и уносят прочь с очищаемой поверхности. Эти видосы - иллюстрация одного из направлений действия ПАВ, а именно ослабления адгезии жира к поверхности. И казалось бы - настрогай хозяйственного мыла, и будет зашибись. Так вот нет, не зашибись. Дело в том, что анионные ПАВ, из которых состоит олдскульное мыло и многие дешевые моющие средства, не особо помогут. В принципе, продукты гидролиза жиров - соли жирных кислот - и есть те самые анионные ПАВ из хозмыла. И толку от них немного. Но есть у нас ещё катионные и неионогенные ПАВ. Анионные хороши тем, что они переносят гидроксид-ионы прям в жировую фазу (т.н. межфазный катализ), ускоряя их гидролиз. А неионогенные очень хорошо обхватывают молекулы жиров и уносят их в раствор ещё до гидролиза. На этикетках из исходного поста встречаются и те и другие. В общем - неионогенные ПАВ самые эффективные, но самые дорогие. Главная засада в том, что производители пишут обычно "<5% неионогенных ПАВ". А 1% - это ведь "<5%". И 0.001% - это тоже "<5%". Так что тут либо мешать всё самому, либо искать методом проб и ошибок.

-Ввести гелирующую добавку. Тут всё понятно - жидкие средства стекают с очищаемых поверхностей, а гель держится. Это весьма удобно. Есть и минус - диффузия в геле медленнее, чем в жидкости, поэтому большие объемы загрязнений будут отмываться дольше.

Казалось бы - всё ясно и понятно, где же сложности? А сложности начинаются с застарелыми жировыми загрязнениями. Палево в том, что жиры со временем под действием кислорода воздуха и/или света полимеризуются, после чего перестают гидролизоваться. Точнее, формально-то они могут гидролизоваться, но продукты гидролиза не переходят в раствор. А значит, щелочной гидролиз идет только по поверхности, а дальше всё останавливается.

Ещё большие сложности начинаются тогда, когда мы переходим ко всяким там решеткам от вытяжек и прочим варочным поверхностям. Дело в том, что помимо жира на всём этом хозяйстве откладываются продукты их пиролиза, образующиеся при нагревании, и особенно при жарке. Продукты пиролиза - это уже не жиры, а углеводороды, в том числе полиароматические. Короче, что-то вроде мазута. Со щёлочью эти господа уже не реагируют принципиально. Они вообще мало с чем реагируют, кроме сильных окислителей.

Что же можно делать со всеми этими мазутами:

-Растворять. Вещества эти тоже сугубо липофильные, но растворяются они лучше не в ацетоне или ИПС, а в углеводородных растворителях. В бензине, керосине, а лучше всего - в толуоле или ксилоле. Чистый толуол сейчас частному лицу покупать и хранить не вполне законно, но можно приобрести его в составе, скажем, растворителя 646, который тоже очень неплохо справляется с этой хренью. Минусы у такого подхода очевидны - углеводородные растворители воняют и вредные. Так что когда речь идет о закрытых помещениях и, в особенности, пищеблоке, стоит три раза подумать, а потом пять раз проветрить. При повышении температуры скорость растворения, хоть и не по закону Вант-Гоффа, но тоже нехило возрастает, поэтому кипячение в растворителе 646 - это ультимативный метод очистки от мазутов. Но я не советую кипятить решетку от вытяжки на кухне в тазике с растворителем. Плюс, некоторые пластики, а особенно - лакокрасочные покрытия могут не пережить углеводородных растворителей, так что лучше сначала попробовать на чём не жалко. Отдельно стоят полярные растворители - диметилсульфоксид (димексид) и подобные. Они действуют далеко не на все типы мазутов, только на наиболее окисленные. Однако если видите, что углеводородные растворители не берут грязюку - попробуйте димексид. Но помните, что димексид очень хорошо всасывается через кожные покровы (и протягивает с собой всё растворенное говно), поэтому защищайте руки, причем не тоненьким латексным говном, а толстыми нитриловыми перчатками.

-Добавить ПАВ. ПАВ действуют на мазуты ровно так, как показывают в рекламных видео - обхватывают их и отдирают от поверхности. Для отмывки подобной дряни придумали специальные ароматические ПАВ навроде Тритона-100. Стоит помнить, что ПАВ, которые хорошо отмывают жиры, не всегда способны нормально отмывать мазут, и наоборот!

-СЖЕЧЬ! Точнее, окислить. Для этого придумали массу способов, которые даже упоминались в коментах к исходному посту. Оксидирующие присадки к щелочным растворам, хромовая смесь, кислотная и щелочная Пиранья, концентрированная азотная кислота и так далее. Способ ультимативный, но есть и минусы. Во-первых, сильные окислители очень злы. Всё, про что я раньше рассказывал - нежный лепет по сравнению с, например, щелочной Пираньей. Они злы к материалам, злы к людям. Они прожигают одежду и даже СИЗы, периодически закипают, брызгают и выделяют газы. Короче, не зная особенностей поведения конкретного окислителя, лучше его не трогать. Во-вторых, если вы попробуете отмывать окислителями обычные, растворимые щелочами жиры - вы мигом осмолите их, превратив в мазуты, чем добавите себе гемороя на ровном месте.

Отдельно стоит мойка перегретым паром. Так, как растворимость веществ повышается с увеличением температуры, все эти жиры и углеводороды, который чхать хотели на наши водные растворчики при 20С, очень даже бодро офигевают, когда их обдают этой самой водой, но при температуре в 350С. Тот, кто хоть раз видел вживую работу промышленной паровой мойки, которая выдает мощный поток пара, нагретого до 350-400С, не даст соврать - жиры и мазуты смываются мгновенно. Те, кто работал с хорошими и дорогими пароконвектоматами и духовыми шкафами, тоже могли оценить всю прелесть паровой очистки. Проблемы очевидны - цена промышленной установки в несколько килобаксов, ну и возможность получить летальные ожоги одним изящным движением руки.

Итого, каков наш алгоритм: сначала оцениваем характер загрязнений. Если это жиры, причем не сильно застарелые - отмываем жирорастворителями, либо бытовыми (подбираем методом проб и ошибок), либо бодяжим щелочную баню. Обязательно палим алюминиевые детали и не допускаем их контакт со щелочью. Если это мазуты - пробуем, сначала на каком-нибудь кусочке, который не жалко, а потом и на самом загрязнении, жирорастворители с хорошими и мощными ПАВ, можно даже без щелочи, но помним, что может понадобиться растворитель 646 или Пиранья. Ну или механическая очистка, всякими там железными губками и скребками. Если ни в какую не сходит, а отмыть надо вот прям без вариантов - одеваем костюм РХБЗ СИЗ по максимуму и юзаем окислители, либо ищем где-нибудь станцию очистки перегретым паром (обычно их используют на ЖД чтобы цистерны от мазута чистить) и за магарыч подсовываем им деталь. Набольшие детали можно ещё поколбасить в растворителях на ультразвуке.

Напоследок скажу, что это всё касается удаления жировых загрязнений с поверхностей. Смежная задача прочистки дымоходовтруб решается хоть и похожими путями, но есть отличия.