گلیسیرین
گلیسرول، همچنین به عنوان گلیسیرین نیز شناخته میشود، یک ماده شیمیایی است که در صنایع دارویی، آرایشی و بهداشتی و غذایی کاربردهای زیادی دارد. گلیسیرین اولین بار به طور تصادفی در سال 1779 توسط دانشمند سوئدی به نام K. W. Scheele. کشف شد. او واکنش شیمیایی بین روغن زیتون و مونوکسید سرب انجام داد و به مادهای محلول در آب با طعمی شیرین دست یافت؛ بعدها این ماده به عنوان گلیسرول شناخته شد.
تولید گلیسیرین
گلیسیرین محصول جانبی عمده واکنشهای صابونی شدن و هیدرولیز کارخانههای اولئوشیمیایی و همچنین واکنش ترانس استریفیکاسیون فرایند بیودیزل است. گلیسرول تولید شده از روش اولئوشیمیایی یا بیودیزل به شکل خام است. بسته به فرآیندها و نوع مواد فرآوری شده، حاوی ناخالصیهای مختلفی از جمله ترکیبات روغنی، قلیایی و صابون، نمک یا دی الها است. معمولاً به آن گلیسرول خام میگویند. گلیسرول خام به دست آمده از بیودیزل شامل گلیسرول، آب، نمکهای آلی و معدنی، صابون، الکل، گلیسرید و رنگ گیاهی است. گلیسرول تولید شده از واکنش هیدرولیز حاوی گلیسرول، آب، اسیدهای چرب آزاد، تری گلیسیریدهای واکنش نداده، نمکهای آلی، معدنی و ماده آلی غیر گلیسرول است. به طور کلی اما، گلیسرول خام یک محصول کم ارزش است؛ زیرا خلوص پایین آن کاربرد آن را به عنوان ماده اولیه در صنایع محدود میکند. در نتیجه، توسعه روشهای خالصسازی برای تولید گلیسرول با خلوص بالا به عنوان خوراک صنعتی ضروری است.
خواص فیزیکوشیمیایی گلیسیرین
- فرمول مولکولی: C3H8O3 (پروپان-3،2،1-تری ال)
- جرم مولی: 09 گرم بر مول
- چگالی: 25 g/mL
- دمای ذوب: 20 درجه سانتیگراد
- دمای جوش: 290 درجه سانتیگراد (به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی بین و درون مولکولی)
- مایع ویسکوز بی رنگ و بی بو
- محلول در آب و حلالهای قطبی
- نامحلول در الکلها، حلالهای کلردار شده ترکیبات غیر قطبی مانند اسیدهای چرب و هیدروکربنها
کاربردهای گلیسیرین
تطبیق پذیری و همه کاره بودن گلیسرین عمدتاً به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی آن است. ترکیبات شیمیایی ارزشمندی مانند اسید لاکتیک، اسید اکریلیک، گلیسرول کربنات و دی هیدروکسی استون از گلیسرین تولید میشوند. گلیسیرین ماده خام تولید نیتروگلیسیرین، استیک اسید گلیسرول، سورفکتانتها، طعم دهندهها، آلکیدها و صمغهای استر است. میتوان از آن به طور مستقیم در ضد یخ، لوازم آرایشی، جوهر و غیره استفاده کرد. همچنین نگهدارنده آب در نان و کیک است. حلال حامل مورد استفاده در صنعت طعم دهندهها، رنگدانهها و نگهدارندههای محلول در آب است؛ گلیسرین همچنین یک تغلیظ کننده مورد استفاده در فرمولاسیون نوشیدنیها است. در آبنبات، دسر و فرآوردههای گوشتی نرم کننده است. همچنین در صنعت غذایی به عنوان شیرین کننده کاربرد دارد. در ادامه به کاربردهای گلیسیرین در صنایع مختلف با جزئیات بیشتر اشاره شده است:
گلیسیرین به عنوان امولسیفایر
در صنایع غذایی، گلیسرول اغلب برای افزایش توانایی پوشش آب و عمل به عنوان حلال برای انواع افزودنیهای غذایی به ترکیب ماده غذایی اضافه میشود. در حال حاضر، گلیسرول بیشتر به عنوان یک واسطه شیمیایی برای تولید طیف گستردهای از محصولات استفاده میشود. گلیسرین را میتوان به ترکیبات ارزشمند دیگری مانند شیرین کننده مواد غذایی و نوشیدنیها با فرآیندهای معمولی یا تخمیر تبدیل کرد. برای مثال، لاکتیک اسید که کاربردهای زیادی در مواد غذایی، دارویی و صنایع پلیمری دارد، از سویه های مهندسی شده اشریشیا کلی تولید شده است. مخمر اسموفیل، Candida magnolia قادر به تبدیل گلیسرین خام به مانیتول تحت شرایط گازی است. پلی الکل، ال یا دی آرابیتول، می تواند توسط مخمرها از طریق تبدیل زیستی گلیسرول تولید شود. همچنین گلیسرول را میتوان به گلیسرول مونولورات تبدیل کرد که در صنایع غذایی به عنوان سورفکتانت، نگهدارنده و امولسیفایر نقش مهمی دارد.
گلیسیرین به عنوان مرطوب کننده
مرطوب کنندهها افزودنیهای غذایی هستند که میتوانند ظرفیت نگهداری آب را افزایش دهند و فعالیت آب را نیز مدیریت کنند. افزودن مرطوب کنندهها به محصولات غذایی میتواند باعث افزایش پایداری محصول، کاهش فعالیت میکروبی و محافظت از بافت غذا میشود. استفاده از مرطوب کنندهها در گوشت برای بهبود خواص فیزیکی از جمله قابلیت امولسیون کنندگی، ظرفیت اتصال به آب، کیفیت بافت و ظاهر محصولات میشود. گلیسرین به عنوان یکی از موثرترین پلی ال های مرطوب کننده دسته بندی میشود. اثر مرطوب کنندگی گلیسرول به دلیل قابلیت گروههای هیدروکسیل آن است که مستعد نگهداری و اتصال به آب هستند. گلیسرول میتواند کیفیت فرآوردههای گوشتی را با افزایش فعالیت آنتی اکسیدانی و قابلیت ایجاد کیلیت فلزی بهبود بخشد؛ بنابراین تا حدودی میتواند از آسیب اکسیداتیو در طول پردازش و ذخیره سازی گوشت جلوگیری کند. همچنین افزودن گلیسرول به ماده غذایی رشد میکروبیوتا از جمله پاتوژنهای غذایی را به حداقل میرساند.
کارکرد مشتقات گلیسیرین در صنایع غذایی
- گلیسرول مونو استئارات
گلیسرول مونو استئارات در طول پردازش آرد میتواند کیفیت آرد (ظاهر و طعم) را بهبود ببخشد.
- گلیسرول مونولئات
گلیسرول مونولئات، محصولی از فرآیند گلیسرولیز روغن کاملیا است. در فرایند تولید بستنی به ایجاد ویژگیهای مطلوب حسی و فیزیکی مطلوب، به عنوان مثال احساس، نرمی، سفتی و مقاومت در برابر ذوب کمک میکند.
کاربرد گلیسیرین در صنایع آرایشی بهداشتی
توانایی جذب رطوبت و آب دوستی گلیسرول (با داشتن سه گروه هیدروکسیل الکلی) و حلالیت آن در آب، این ترکیب همه کاره را به یک مرطوب کننده عالی برای محصولات آرایش بهداشتی تبدیل کرده است. گلیسرول، برای اغلب کاربردهای موضعی محصولات آرایشی در نقش آبرسان عمل میکند. همچنین، گلیسیرین در صنایع آرایشی و بهداشتی به عنوان عامل ضد التهاب و تسکین دهنده استفاده میشود. علاوه بر این، گلیسرول دارای خواص ترمیم زخم است و باعث تحریک تکثیر سلولهای کراتین ساز میشود و شدت ملانین را کاهش میدهد. گلیسیرین همچنین به عنوان مرطوب کننده در خمیر دندان استفاده میشود و از لثه و دندان محافظت میکند. گلیسرول یک امولسیون کننده عالی برای مواد روغنی موجود در فورمولاسیون شامپو بدن است و اثر مرطوب کنندگی و لطافت بر پوست دارد. گلیسرول به عنوان حلال کمکی در محصولات ژل موضعی موثر عمل میکند. گلیسرین همچنین در ترکیبات فاز آب کرم ضد آفتاب در نقش امولسیون آب در روغن عمل میکند.
کاربرد گلیسیرین در صنایع دارویی
در فرمولاسیونهای دارویی، گلیسرول با خلوص بالا به عنوان روان کننده و مرطوب کننده استفاده میشود. برای تولید شربتها و کرمها نیز مناسب است. گلیسرول بافت را حفظ و رطوبت را اضافه میکند، فعالیت آب را کنترل میکند و طول عمر را در بسیاری از داروها را افزایش میدهد. برای بسیاری از شربتهای سرفه، پمادها، خلط آورها، داروهای بیهوشی، قرص گلو درد و اکسیرها نقش روانکاری و امولسیون کنندگی را ایفا میکند. علاوه بر این، گلیسیرین در فرمولاسیون داروهای عفونت گوش و نرم کنندهها موثر عمل میکند و همچنین حامل آنتی بیوتیکها و ضد عفونی کنندهها است.
