Bien que les circonstances précises de sa découverte ne soient pas très claires et liées même à de nombreux mythes et légendes, un mélange composé de cendre de bois et de suif mena à la formation des premiers savons, une substance pâteuse et gluante résultant de la réaction d’un corps gras avec un alcali.
Provenant du nom arabe « Al kali » qui signifie cendres de plantes à soude, il désigne aujourd’hui une substance chimique alcaline ou basique composée d’oxygène et de métal qui en se dissolvant dans l’eau libère un ion hydroxyle – OH– , dont le pH est supérieur à 7 et dont la mise en solution porte le nom générique de « lessive », hérité du lessivage des cendres de bois permettant de récupérer la potasse.
Avant dissolution, ils peuvent se présenter sous forme solide ou gazeuse. Ils se différencient également par leur potentiel d’ionisation et seront dits soit forts comme c’est la cas pour l’hydroxyde de sodium (NaOH, soude caustique), l’hydroxyde de potassium (KOH, potasse caustique) ou encore l’hydroxyde de magnésium (Mg(OH)2 – lait de magnésie et ce, malgré que sa très faible solubilité en limite l’augmentation de pH), soit faibles comme le carbonate de sodium (Na2CO3 – cristaux de soude) ou le carbonate de potassium (K2CO3 – sel de tartre), qui ne sont rien d’autres que les alcalis issus des cendres des divers végétaux utilisés jadis pour la fabrication du savon, un mélange de soude et/ou de potasse combiné à l’acide carbonique…
Ingrédients indispensables à la fabrication de savons, la maîtrise du procédé d’obtention tant de la soude que de la potasse caustique a ouvert de nouveaux horizons pour en arriver à l’obtention des savons que nous connaissons aujourd’hui. Le choix de l’alcali utilisé a toute son importance car il en détermine la texture. Voyons cela en détail…
Communément appelé « soude caustique », l’hydroxyde de sodium (NaOH) permet d’obtenir des savons durs ou en barres. Il peut se présenter sous forme de perles (souvent sous la dénomination de déboucheur ou décapant) ou dilué dans de l’eau, on parlera alors de lessive de soude prête à l’emploi. Jugé plus simple d’utilisation pour débuter, il est important d’en connaître la concentration et il faudra également s’assurer de sa pureté car il peut parfois être associé à de l’ammoniac ou encore à de l’acide sulfurique.
Ne pas confondre l’hydroxyde de sodium avec le bicarbonate de soude (hydrogénocarbonate de sodium – NaHCO3) ou encore les cristaux de soude (carbonate de sodium – Na2CO3). Le net est certes une excellente source d’information mais les erreurs de dénomination sont fréquentes et peuvent être fort préjudiciables!…
L’hydroxyde de potassium (KOH) ou potasse caustique quant à lui donnera des savons mous comme par exemple le savon noir des pays du Maghreb ou du savon liquide après dissolution de la base obtenue. Il se présente sous forme d’écailles blanches.
Petite note d’une importance capitale concernant l’indice de pureté des alcalis… Alors que pour l’hydroxyde de sodium, il est en général de 99%, il n’en est pas de même pour l’hydroxyde de potassium. La plupart du temps, il se situe au environ de 90-92%. Il est impératif d’en tenir compte lors de l’élaboration de votre formulation car cela aura une influence sur la quantité d’alcali nécessaire à la saponification.
A ne pas oublier non plus que l’indice de saponification d’un même corps gras est différente en fonction de l’alcali utilisé et est notifiée par SAP KOH ou SAP NaOH. Le poids moléculaire plus élevé de l’hydroxyde de potassium (56,11g/mole versus 39,997g/mole pour l’hydroxyde de sodium), justifie qu’il en faudra plus pour saponifier la même quantité de corps gras (voir: « Calcul de la soude » et « Les calculateurs de saponification »).
L’un et l’autre, très corrosif sont à manipuler avec la plus grande prudence. Avant de vous lancer, je vous conseille vivement d’intégrer ses précautions d’emploi disponibles sous « Consignes et équipement de sécurité ».
Sachez enfin qu’il est également possible d’utiliser une lessive à double alcalis. Ces formulations permettent d’obtenir une texture plus crémeuse comme par exemple un savon crème ou encore un savon de rasage. Même si elles sont moins courantes dans la fabrication des savons solides, Anne Watson, dans son livre « Castille Soapmaking » recommande un mélange de 5% de KOH et de 95% de NaOH pour la fabrication d’un savon 100% olive, ce qui a pour but d’en augmenter la solubilité et d’en réduire l’aspect gélatineux et filandreux…
Et l’eau dans tout cela?… Bien que n’intervenant pas dans la réaction de saponification, elle sera nécessaire à la dissolution préalable de l’alcali. Elle a pour rôle de « préparer le terrain » en permettant d’une part l’ionisation de l’hydroxyde de sodium (soude caustique – NaOH) en ions hydroxyde et ions sodium ou de l’hydroxyde de potassium (potasse caustique – KOH) en ions hydroxyde et ions potassium et d’autre part, la décomposition des triglycérides en acides gras et glycérol sans quoi la réaction ne pourrait avoir lieu (Susan Miller Cavitch: « The Soapmaker’s Companion »).
On pourrait imaginer faire du savon avec de l’eau du robinet mais les nombreux contaminants contenus dans l’eau de distribution tels que les ions calcium et les ions métalliques peuvent l’affecter en provoquant une accélération de la trace, son rancissement précoce ou encore une réduction de ses performances (voir article: « Un remède à l’écume de savon » ). C’est pour cela qu’il est fortement recommandé d’utilisé de l’eau déminéralisée ou distillée qui ne contient rien d’autre que de l’eau.
Pour terminer, sachez que la quantité de liquide nécessaire devra être adaptée au type de savon que vous voulez réaliser mais nous y reviendrons en temps voulu.
En attendant de vous retrouvez, bullez bien… Soyez prudents et prenez soin de vous…
Il était un savon 
Bonjour, je m’interroge sur la quantité d’eau restante à la fin de la réaction de saponification ainsi que la quantité de glycérine formée. Savez-vous comment les calculer ? ou les estimer ?
Merci de votre réponse.
Marion
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Bonsoir Marion,
Merci de vous être arrêtée sur le blog…
Si l’eau (ou tout autre liquide) est nécessaire pour permettre la mise en condition de l’alcali, elle n’intervient pas dans la réaction de saponification proprement dite. En saponification à froid, même si l’on peut éventuellement considérer que quelques milligrammes puissent être perdu en fonction de la température développée lors du processus, elle n’aura pas miraculeusement disparu une fois la réaction terminée et la quantité sera plus au moins importante selon la concentration de lessive de soude choisie. Même la technique du SaFour (voir l’article qui lui est consacré: https://iletaitunsavon.com/2024/09/22/le-safour-entre-mythe-et-realite/), amène à des résultats similaires. Et à chaud, si l’on considère qu’il est préconisé d’utiliser une lessive de soude moins concentrée et si l’on tient compte des ajouts liquides réalisés en fin de saponification, on arrive à nouveau au même constat.
Même si tout savon quel que soit le procédé mis en œuvre pour son obtention est sûr à l’emploi au terme du processus de saponification, il nécessite un temps de cure plus ou moins long pour lui permettre entre autre de perdre une grosse partie du liquide qu’il contient mais il faut savoir aussi qu’il ne disparaîtra jamais complètement. La formulation en acides gras, les ajouts susceptibles de retenir du liquide, le taux d’humidité ambiant et la glycérine produite par la saponification entre en ligne de compte. La seule manière pour évaluer la perte en liquide est assez simple, il suffit de prendre un savon test et de le peser régulièrement si possible avec une balance au centième de gramme près. Cela permet de mettre en évidence le pourcentage de liquide perdu par rapport au poids de départ et de calculer son pourcentage résiduel par rapport à son poids à un moment donné…
M’étant posé la même question, depuis 5 mois, j’ai entrepris d’en suivre l’évolution au départ de différentes formulations SAF à des concentrations de lessive de soude de 30 et 33%. Si la perte de poids au cours des 4 premières semaines est spectaculaire et justifie ce minimum de temps de cure, elle ne s’arrête pas pour autant… Après 1 mois de cure, la quantité de liquide résiduelle moyenne était de 10,5%, 2 mois de cure de 8,5%, 3 mois de cure de 7,75%, 4 mois de cure de 7,0% et 5 mois de cure de 6,80%. À ce stade, il est vrai que la perte de poids n’est plus que de quelques centièmes de gramme par semaine mais néanmoins continue lentement et surement. Jusque quand est le grand point d’interrogation…
Cela étant pour pouvoir effectuer le calcul, il faut prendre en considération le pourcentage en eau de la formulation obtenu en divisant le poids de l’eau utilisée pour la dissolution de la soude caustique ainsi que tout ajout liquide supplémentaire par le poids total du lot et de le rapporter au poids du savon test comme développé dans l’article « Le Safour, entre mythe et réalité »…
Un petit exemple concret… J’ai utilisé 225 g d’eau et le poids total de mon batch est d’environ 1113g. La part de liquide représente environ 20,186%. Mon savon test fraîchement démoulé et coupé pèse 139,95 g. Le poids en liquide est de (139,95 g / 100) x 20,186 = 28,29 g. Après 1 mois de cure, il pèse 125,33 g et a donc perdu 14,62 g soit 10,45% de son poids de départ. Le poids résiduel en eau s’obtient en soustrayant ce qui est perdu du poids en eau de départ soit 28,29 g – 14,62 g = 13,67 g. Le pourcentage effectif s’obtient en divisant ce poids en eau par le poids actuel du savon multiplié par 100 soit : (13,67 g / 125,33 g) x 100 = 10,91% du poids du savon…
Il est possible de calculer de manière approximative la quantité de glycérine (nom commercial du glycérol) produite pour une formulation donnée car elle est étroitement liée à la quantité de soude caustique requise que l’on détermine au départ des valeurs de saponification des différents corps gras utilisés et fait appel à la réaction de saponification qui s’opère au départ des molécules de triglycérides qui pour rappel sont les constituants majoritaires des corps gras que nous utilisons pour faire du savon et en prenant en compte l’unité de référence en chimie à savoir la mole.
Sachant qu’une unité de triglycéride est constituée d’un glycérol et de trois acides gras liés par une fonction ester, il faudra trois unités de NaOH (ou soude caustique) pour les libérer et amorcer le processus. Au terme de la réaction, il y aura production de 1 glycérol et de 3 carboxylates de sodium (molécules de savon).
En résumé : 1 triglycéride + 3 NaOH = 1 glycérol + 3 carboxylates de sodium.
A partir de là, il est possible de déterminer un coefficient qui va permettre de calculer la quantité de glycérol produite, en prenant en compte les masses moléculaires respectives du glycérol, 92,0938 g/mol, et du Na0H, 39,9971 g/mol suivant la formule : Pds en g/mol du glycérol / 3 x Pds en g/mol du NaOH soit 92,0938 / (3 x 39,9971) = 0,7675. Pour faire simple, cela signifie que pour chaque gramme de NaOH utilisé, on obtient 0,7675 g de glycérine.
Elle sera donc sensiblement différente d’une formulation à l’autre. Si l’on prend, par exemple, une formulation au départ de 700 g de corps gras multiples nécessitant 93,92 g de soude caustique pour un surgraissage de 8%, la masse de glycérine produite sera sur le total du batch de 72,08 g. En découpant la barre en huit, chaque savon contiendra approximativement 9,01 g de glycérine. Pour un 100% olive, pour un même poids de départ, un surgraissage de 6% nécessitant 88,20 g de NaOH, on obtient 67,69 g soit 8,46 g par savon. Enfin, pour un savon ménager 100% coco sans aucun surgraissage, on en est à 16,03 g par savon…
A savoir également, qu’en utilisant le calculateur de saponification Mendrulandia, le taux de glycérine de la formulation est donné en résultat.
https://calc.mendrulandia.es/?lg=fr.
J’espère que ces quelques éléments de réponses correspondront à vos attentes. N’hésitez pas néanmoins à revenir vers moi s’il subsiste des interrogations et des zones d’ombre, je me ferais un plaisir de vous répondre.
Bon week-end.
Cordialement,
Marie
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Merci beaucoup Marie pour ces explications détaillées et pour votre blog d’une très grande qualité (références, réfléxions…).
Pour la glycérine, j’avais en effet trouvé les masses molaires et compris le calcul à faire. L’appréhender sous forme d’un facteur multiplicateur est très malin ! Merci 🙂
Pour l’eau c’est toujours un peu nébuleux pour moi car je souhaite remplir le tableau de la formule quantitative après saponification de mon DIP. Si je comprends bien, je dois peser mon batch avant de le mettre en moules pour mesurer la perte aqueuse qui s’est produite car impossible à calculer sur des bases théoriques ? (personnellement, j’émets l’hypothèse d’une perte par évaporation, sous forme d’H2O ? H2 ?)
Ce qui m’amène à une autre question : toujours pour ma formule qualitative/quantitative post-saponification. Je prévois de considérer mes huiles (coco et olive) totalement saponifiées et de ne renseigner que l’INCI en sel de sodium. Pour la cire d’abeille je suis plus embêtée car au vue de son indice SAP, elle n’est que très peu saponifiée. Dans ce cas, je pensais considéré la forme non saponifiée uniquement. Du reste comment savoir quelle quantités de chaque graisse a été transformées en glycérine ? On utilise le SAP ?
Merci encore pour vos lumières.
Marion
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Bonjour Marion,
La perte de poids d’un savon « en cours de cure » par évaporation n’est pas juste une hypothèse mais un fait. Il maigrit parce qu’il relâche progressivement son surplus d’eau (H20) dans l’air ambiant. Quant à trouver une équation magique pour pouvoir la quantifier, c’est difficile car les nombreux facteurs déjà énumérés entre en ligne de compte. À titre d’exemple, après un mois de cure, mes savons test affichaient une perte de poids comprise entre 8,40 et 10,55% de leur poids initial.
Il n’est pas nécessaire de peser son batch avant de le mettre en moule. Une simple addition du poids de tous les composants entrant dans sa composition suffit amplement pour pouvoir calculer au plus près le ratio de départ en eau de la formulation globale. Comme je l’ai déjà signalé, les quelques milligrammes qui pourraient s’être évaporés avant le démoulage du savon et ce sur la totalité du batch ne méritent pas qu’on en tiennent compte… Inutile d’en rajouter une couche, c’est déjà suffisamment compliqué…
Pour pouvoir rédiger correctement un INCI post-saponification, il faut prendre en considération que tout corps gras est un mélange de triglycérides d’acides gras et lorsque l’on fait un mélange de mélanges, on obtient jamais qu’un autre mélange où il est impossible de distinguer individuellement chaque corps gras. Dans ce cas, il est impossible de savoir si un quelconque acide gras saponifié ou pas appartient à Pierre, Paul ou Jean et dans la théorie, tout corps gras entrant dans la composition d’un savon formulé avec surgraissage devrait être notifié tant dans sa forme saponifiée que dans sa forme initiale.
La valeur basse de saponification de la cire d’abeille ne reflète nullement son aptitude à être saponifiée ou pas mais juste que les molécules qui la composent sont différentes de celles des corps gras. On n’y retrouve pas de triglycérides mais des cérides à savoir un alcool auquel est attaché un seul acide gras, alors que les triglycérides en comptent trois, ce qui justifie qu’elle nécessitera moins de soude caustique pour être saponifiée. Ce qui est donc saponifiable est susceptible d’être saponifié mais dans quelle mesure, là est toute la question. Cela étant la plupart des INCI de savons artisanaux la réfère sous sa forme non saponifiée et il convient de poser la question à votre évaluateur de sécurité…
Enfin, pourquoi vouloir calculer la quantité de glycérine produite par chaque corps gras ? Non pas que ça ne soit pas faisable mais cela impose de calculer la quantité de soude caustique nécessaire pour chaque portion de corps gras utilisé, de la multiplier par 0,7675 et enfin d’en faire le total, alors qu’en prenant la quantité de soude caustique nécessaire à la formulation, on arrive en une seule opération au même résultat…
Au plaisir…
Cordialement,
Marie
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Bonjour Marie,
merci de vos réponses ! En fait je ne souhaite pas connaître la quantité de glycérine issue de chaque AG mais plutôt la quantité à retirer de chaque AG pour connaître la formule post-saponification.
Bien à vous
Marion
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Bonsoir Marion,
J’avoue avoir dû me creuser quelque peu les méninges pour comprendre le véritable sens de la question qui si j’ai bien compris serait : « Comment faire pour calculer la quantité de sels de savon (carboxylates de sodium) à l’issue de la réaction de saponification de chaque corps gras (et non pas acides gras) de la formulation pour pouvoir en tenir compte et ainsi rédiger l’INCI qui impose que tous les ingrédients soient listés par ordre décroissant ?…
Cela étant pour pouvoir y parvenir, il va falloir calculer pour chaque corps gras entrant dans la formulation, la quantité de soude caustique nécessaire en tenant compte du surgraissage appliqué, ce qui permettra de calculer la quantité respective de glycérine produite qui déduite de l’addition du poids du corps gras et de soude caustique prise en compte, nous donnera la quantité de sels de savon pour ce corps gras après déduction de la part qui n’aura théoriquement pas été saponifiée… Ainsi dit, ça a l’air compliqué mais en définitive, c’est juste long parce qu’il faut faire chauffer la calculette…
Avant de poursuivre, il faut savoir que la plupart des calculateurs de saponification s’en réfèrent à la valeur de saponification exprimée en KOH (hydroxyde de potassium – potasse caustique), qui est l’alcali servant à sa détermination, pour effectuer le calcul. Le résultat est ensuite converti en divisant la quantité de KOH par 1,4025. Ce coefficient qui tient compte de la différence de poids moléculaire du KOH et du NaOH est obtenu en divisant 56,1 (PM du KOH) par 40 (PM du NaOH).
On va partir d’une formulation simple pour comprendre la marche à suivre… Je veux saponifier 750 g d’huile d’olive et 250 g d’huile de coco en appliquant un taux de surgraissage de 8% avec une lessive de soude à une concentration de 33%. En passant la formulation sur SoapCalc, la quantité de soude caustique totale nécessaire est de 135,62 g et j’utiliserai 275,00 g d’eau pour la dissolution. Mon batch total sera de 1410,62 g.
Pour pouvoir déterminer la quantité de sels de savon obtenue au départ de chaque corps gras, il faut dans un premier temps calculer la quantité de soude caustique nécessaire pour chacun d’eux en tenant compte de leur quantité respective en tenant compte du surgraissage choisi. Par facilité, on peut s’aider d’un calculateur de saponification et encodé tour à tour chaque corps gras séparément pour obtenir la part de soude caustique réservée à chacun d’entre eux. Ici, pour plus de précision car les valeurs sont arrondies par les calculateurs, j’ai effectué les calculs à la main au départ des valeurs KOH fournies par SoapCalc. Ainsi, pour les 750 g d’huile d’olive, on obtient 93,476 g de NaOH et pour les 250 g d’huile de coco, 42,146 g de NaOH.
Ensuite, on additionne les quantités respectives de corps gras et de soude caustique, ce qui donne le poids brut de la résultante de la réaction de saponification de ces corps gras soit au départ de l’huile d’olive, (750 g + 93,476 g =) 843,476 g et au départ de l’huile de coco, (250 g + 42,146 g =) 292,146 g.
Sachant que ce poids brut englobe tant les sels de savon formés que la glycérine, son sous-produit résultant (mais aussi un % d’huile non saponifiée) on recalcule pour chaque corps gras, la quantité de glycérine formée en multipliant leur quantité de soude caustique respective par le coefficient 0,7675 (ou pour plus de précision par 0,76750398), ce qui donne (93,476 X 0,76750398 =) 71,743 g pour l’huile d’olive et (42,146 g x 0,76750398 =) 32,347 g pour l’huile de coco.
Il ne reste plus qu’à soustraire les résultats obtenus du poids brut respectif en prenant également compte dans le calcul de 8% théorique de chaque corps gras qui n’aura pas été saponifié soit 20 g d’huile de coco et 60 g d’huile d’olive.
Au terme de la réaction de saponification, on se retrouve avec environ (843,476 g – 71,743 g – 60 g =) 711,733 g d’olivate de sodium, (292,146 g – 32,347 g – 20 g =) 239,799 g de cocoate de sodium, (71,743 g + 32,347 g =) 104,09 g de glycérine, 60 g d’huile d’olive non saponifiée, 20 g d’huile de coco non saponifiée et 275 g d’eau pour un total de 1410,622 g.
Dans cet exemple, le ratio en eau représente environ 19,495% de la formulation totale. Si l’on considère une perte de poids hypothétique de 10% au terme de 1 mois de cure par facilité sur la totalité du batch, il restera 133,94 g d’eau.
On peut donc écrire l’INCI qui en découle en tenant compte de la quantité par ordre décroissant de chaque ingrédient mais aussi des corps gras qui ne seront pas complètement saponifiés puisqu’un taux de surgraissage a été appliqué sous forme de: Sodium Olivate, Sodium Cocoate, Aqua, Glycerin, Olea Europea Fruit Oil, Cocos Nucifera Oil.
Il va sans dire que pour tout corps gras supplémentaire, il faudra réitérer le même schéma de calcul et tant sa dénomination saponifiée que non saponifiée devra être intégrée en fonction des résultats obtenus dans la liste INCI. Enfin pour s’assurer de ne pas avoir fait d’erreur, le poids total des corps gras + le poids total de la soude caustique doit correspondre au poids total des sels de savon + celui de la glycérine + celui des corps gras non saponifiés…
L’explication est relativement longue mais j’espère néanmoins que c’est assez clair…
Cordialement,
Marie
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Parfaitement clair ! Merci beaucoup.
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Avec plaisir Marion…
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