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| 本研究主要是針對坊間回鍋油製作肥皂的改良，特別和教材棷子油製作肥皂進行比較分析，並從中取得兩者優點，主要研究重點在於控制製程溫度、氫氧化鈉的含量濃度、添加物的種類及量化等各項變因，使其製好的肥皂可立即使用，可ＤＩＹ簡單操作，氣味、外觀更讓人容易接受，希望把研究的過程及成果和大家分享。
壹、
研究動機 學校都有令人感到棘手的回鍋油，其累積數量相當龐大，唯恐倒入水溝造成環境污染，因而興起了如何將回鍋油製成肥皂的念頭，以供師生使用。 坊間將回鍋油和氫氧化鈉攪拌後，即可直接倒入模型，快速凝固；而教材課本的實驗當中，得知肥皂的製成都必經三個過程，皂化鹽析及壓製成形。然前者無須加熱，且少有甘油產生，美中不足的是需靜置一至二個月以上，使用上有油耗味；後者除了加熱外，在皂化過程中必須添加酒精和水，必有甘油產生，過程繁複。過程中降溫不符合化學反應速率原則，加熱不合乎環保觀念，而且市售清潔劑部分都含有合成清潔劑成份。因此激起探討有無快速簡易、鹼性適中、又無油耗味的環保肥皂製法，推廣到各級學校。 貳、研究目的 有了研究的方向，就著手從坊間製作肥皂開始實驗，到上網查詢回鍋油製成肥皂相關資料，在實驗當中，使我們對化學反應有著更進一步的體驗，引發我們研究目的有六項： 一、探討回鍋油在不同時間所製成肥皂的相對pH值有何不同？ 參、研究設備器材 一、實驗藥品：氫氧化鈉、回鍋油、麵粉、檸檬、柳丁、太白粉、洋菜粉、羊奶粉、牛奶粉、米奶粉、市售肥皂、食鹽、巧克力、黑糖、過氧化氫、茶葉、葡萄柚、蒸餾水等。 二、實驗器材：不銹鋼鍋子、燒杯、紙餐盒、溫度計、玻棒、量筒、磅秤、筆型pH計(±0.2)、蔬菜水果榨汁機、橡膠手套、天平、酒精燈等。 肆、研究歷程與方法及研究結果 針對坊間及自然與生活科技教材中肥皂實驗的部分，分為以下幾個實驗研究。 本實驗所使用的名詞，說明如下：
1.
相對pH值→是以肥皂1公克和10毫升的蒸餾水混合溶解，再以pH計測其值。 2. 製程溫度→是氫氧化鈉調成水溶液的溫度，利用此溫度和油脂混合攪拌。 3. 坊間作法→是指回鍋油製成肥皂的作法，其主要方法如實驗一說明。 實驗一：不同時間所製成肥皂的相對pH值 比較分析坊間的製法，於不同時間所製成肥皂的相對pH值。在化學反應中，油量和氫氧化鈉的量，皆和文獻的化學反應量相當，現以例子說明坊間的操作： 實驗目的： 本實驗是坊間作法，在固定的製程溫度 實驗步驟： 1.以天平取各不同時間所製成的肥皂1公克，分別放入5個試管內。 2.五個燒杯分別標示A1、A2、A3、A4、A5及加入10毫升的蒸餾水。 3.將各試管內的肥皂完全溶解，以筆型pH計檢測其pH值。 4.在不同時間分別測試相對pH值二次，並記錄於表一欄位。 實驗結果： 表一、不同時間所製成肥皂的相對pH值
圖一、
實驗討論： 1. 從表一圖一得知，剛作好的肥皂相對pH值較高，時間越久，相對pH值比較低，這就是為什麼坊間製成的肥皂需靜置一個月以上。 2. 由實驗結果得知，坊間的作法，其皂化速率緩慢，雖與製作時間相距約１個月的時間，其相對pH值仍居高不下。 取市售清潔劑(肥皂、沐浴乳等)10種，和坊間所製成的肥皂1種，各 實驗目的： 藉測試比較市售清潔劑的相對pH值，以作為改良降低回鍋油所製成肥皂的鹼性和參考標準。 實驗步驟：
1.
以天平分別取市售清潔劑和實驗一93.2.26日所製的肥皂 2.分別以Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ標示各類別清
潔劑，並加入10毫升蒸餾水，使其完全溶解，必要時以酒精燈隔水加熱。 3.使用pH計測試各清潔劑的相對pH值，記錄如表二所示。 實驗結果： 表二、市售清潔劑和回鍋油所製成肥皂的相對pH值
實驗討論： 從實驗的結果得知，未來改良回鍋油所製成肥皂的鹼性，最好依市售清潔劑的相對pH值範圍為參考標準，相對pH值以7.5至10.4最被使用者接受。其中以皂類相對pH值10.0左右為最佳。 依實驗一之例子說明的反應量比例，調好的氫氧化鈉水溶液，從80~ 實驗目的： 在每 實驗步驟： 1.取不同製程溫度所製的肥皂1公克，分別放入7個試管內。 2.將7個試管貼上標示A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7， A1分別表 類推至A7表示 3.將各試管內的肥皂完全溶解，並測試其相對pH值。 4.連續測試三次，取平均值登記，記錄三次如表三。 實驗結果： 表三、不同製程溫度下所製成肥皂的相對pH值
圖三、
實驗討論： 1. 在固定氫氧化鈉的濃度下，坊間製法是Ａ3組，快速凝固無甘油，但pH值相對比較高，表示皂化最慢；而Ａ7組製程溫度最高，皂化反應最快，其相對pH值最低，和市售肥皂比較接近，表示應該可以立即使用。 2. 根據化學反應速率的原則，溫度越高其反應越快，亦即皂化加快；而坊間作法卻降低製程溫度，主要考量原因應是快速凝固和有無甘油產生。 實驗四：不同的氫氧化鈉濃度對皂化的影響 不同的NaOH濃度，對製成肥皂的性質影響。（實驗時間： 實驗目的： 依照不同的氫氧化鈉濃度(重量百分濃度)分成六組，了解製成肥皂的皂化反應速率和相對pH值的大小。 實驗步驟： 實驗結果： 表四、不同的NaOH濃度，製成肥皂的相對pH值
圖四、
實驗討論： 1. 從表四靜置4天日欄位的結論得知，B、C、D、E、F各組其相對pH值較低，A組相對pH值為最高，鹼性過高無法立即使用。 2. Ｂ組濃度35％和實驗一例子坊間作法只是製程溫度不同而已，但兩者皆是快速凝固，前者製成的肥皂相對pH值是10.6；後者相對pH值卻12.7，如表三欄位所示，可見溫度和濃度越高反應速率越快。 3. 另從表四的4/21日欄位得知，A組經由靜置11天相對pH值快速降為10.1；但其餘各組皆有降低，數值不大，可見皂化速率已穩定。 實驗五：不同的添加物對肥皂性質有何影響 實驗目的： 藉由加入多種添加物的嘗試，以較寬廣的層面測試肥皂製程中，添加物對香味與凝固速率及相對pH值有多大影響。（實驗時間： 實驗步驟： 實驗結果： 表五、不同的添加物對肥皂性質的影響
圖五、
實驗討論： 1.粉末狀的添加物凝固比較快，且皂化反應速率快，例如：洋菜粉、麵粉、太白粉三組，其相對pH值較低，如表五pH值93.4.16日欄位所示。 2.肥皂上會有類似結霜的現象，例如：檸檬、巧克力、高山茶、葡萄柚、咖啡四組。 3.添加雙氧水、黑糖做的肥皂凝固速率慢。 4.肥皂上會出現一條一條小小白白像蟲的物體，例如：巧克力一組。 5.討論1的肥皂相對pH值比較低，顯示粉末添加物有著觸媒催化作用，不知是文獻所謂酸鹼性觸媒中的水合反應，或是物理吸附作用，而造成皂化速率加快。 6.直接觀察各組，添加物而改善氣味的有下列幾組，例如：檸檬、柳丁、葡萄柚、茶葉四組，和坊間作法相近，為了環保起見以水果皮最佳。 實驗六：同時控制各項製作肥皂的變因 實驗目的： 因坊間作法只提到添加物多少匙量，並無明確量化。從前面實驗三、四、五的各項變因作為固定變因，如製程溫度、氫氧化鈉濃度和添加物的種類及量化等方面，控制幾項固定變因，期使製成的肥皂能凝固快速、皂化反應快和氣味芳香。 實驗步驟：
1.
以氫氧化鈉
2.
準備回鍋油500毫升，和步驟1的氫氧化鈉水溶液攪拌，直到溶液顏色變淡後再加入麵粉 3.
同步驟1.2.，過程中加入麵粉
4.
同步驟1.2.，過程中加入麵粉 5. 靜置觀察數天，並將皂化現象予以記錄，如表六所示。
6.
同步驟1.2.，過程中加入羊奶粉
7.
同步驟1.2.，過程中加入羊奶粉
8.
同步驟1.2.，過程中加入羊奶粉
9.
同步驟1.2.，過程中加入洋菜粉
10.
同步驟1.2.，過程中加入洋菜粉
11.
同步驟1.2.，過程中加入洋菜粉
12.
距製作日7天取自製肥皂
13.
於 實驗結果： 表六、自製環保肥皂的組成和性質
圖六、
實驗討論： 1.約距製作日七天測試其各組的相對pH值，多數在10.3左右，只有A-2-2組別最高，其相對pH值高達11.8。 2.在靜置凝固過程中，以添加物最少的組別如A-1-1、A-1-2、B-1-1、B-1-2、C-1-1、C-1-2，其凝固最快且較硬，過程中無甘油產生。 3.在靜置凝固過程中，以添加物最多的組別如A-3-1、A-3-2、B-3-1、B-3-2、C-3-1、C-3-2，其凝固最慢且較軟，過程中有少量甘油產生。 4.凝固速率及硬度適中是A-2-1、A-2-2、B-2-1、B-2-2、C-2-1、C-2-2各組，比較像是古早用水晶肥皂。 5.各組自製肥皂經由清洗沾上油脂的雙手，無油耗味，且有一股淡淡的香味。 6.從表六的紀錄再度證實，其製程溫度愈高，皂化反應速率愈快。 7.其添加物的量化以 實驗七：自製肥皂的乳化反應實驗 實驗目的：
透過市售肥皂和自製肥皂與油結合的情形，進一步了解自製回鍋油肥皂的乳化反應，以及比較各組肥皂的清潔力；根據文獻探討，肥皂在硬水中，不起洗滌作用，故硬水實驗省略。（實驗時間： 實驗步驟：1.根據表六的紀錄，將自製肥皂分成三組，共取18個 標示A-1-1，A-1-2，．．．C-3-1，C-3-2等。 2.另取100ml燒杯二個，分別標上D-1、D-2，作為區分市售肥皂組。 3.再取100ml燒杯五個，分別標上E-1~E-5，作為區分實驗一所製的肥皂組。 4.將各組別的肥皂取 5.分別加入 6.將所有溶液攪拌搖晃數分鐘，並檢查油水是否分離。 實驗結果： 表七、自製肥皂和市售及實驗1肥皂的乳化反應
實驗討論： 1.約距製作日七天測試其各組的相對pH值，多數在10.3左右，只有A-2-2組別最高，其相對pH值高達11.8。 2.在靜置凝固過程中，以添加物最少的組別如A-1-1、A-1-2、B-1-1、B-1-2、C-1-1、C-1-2，其凝固最快且較硬，過程中無甘油產生。 3.在靜置凝固過程中，以添加物最多的組別如A-3-1、A-3-2、B-3-1、B-3-2、C-3-1、C-3-2，其凝固最慢且較軟，過程中有少量甘油產生。 4.凝固速率及硬度適中的組別是A-2-1、A-2-2、B-2-1、B-2-2、C-2-1、C-2-2。 5.所有自製肥皂當中，其乳化反應靜置約1分鐘後，均有泡沫和淡黃色溶液分隔二層，其原因應是自製肥皂的顏色所致；而坊間作法E-1~E-5五組因無其他添加物，故無色地形成不透明溶液分開二層。 伍、結論與建議 一、坊間的作法，因控制製程溫度於40∼ 二、從市售清潔劑和坊間作法的肥皂相對比較其pH值，以相對pH值10左右為最佳參考值。 三、製程溫度越高，皂化反應速率越快，其相對pH值較低，和市售肥皂比較接近，表示可立即使用，也合乎化學反應速率的原則；而根據多次製作經驗，攪拌均勻對皂化反應有重大影響，鹼液和油脂攪拌至顏色變淡才可。 四、氫氧化鈉的重量百分濃度從35﹪∼15％，製成溫度以該水溶液調好溫度為主，所製成肥皂的相對pH值低，其值接近市售肥皂，但凝固效果，只有坊間作法的濃度35％為最佳。 五、從添加物對肥皂產生凝固速率方面來說，以麵粉、太白粉、洋菜粉最佳，其中以添加太白粉、洋菜粉二組，靜置一天的時間，隨即產生乾裂；而麵粉則無上述情況。建議以麵粉作為添加物較為環保經濟。 六、從添加物對降低肥皂的鹼性方面來說，以洋菜粉最佳，其次是太白粉；而麵粉雖居第三，但三者之間其凝固外觀最好。因此粉末狀添加物具促進皂化效率，亦即具備觸媒催化功能。 七、從觀察得知，添加物對改善肥皂的氣味方面來說，以水果皮的汁液最為明顯，較為芳香。建議日後回鍋油自製環保肥皂，以水果皮作為添加物，不僅環保，而且芳香。 八、以氫氧化鈉 九、若要求較硬的自製環保肥皂，添加物則以粉末狀約
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