گلیسیرین

معرفی شیمیایی و خواص عمومی گلیسیرین

گلیسیرین یک الکل سه عاملی با فرمول C3H5(OH)3 و نام آیوپاک «پروپان-۱،۲،۳-تری ال» است. این الکل، از یک زنجیره‌ی سه‌کربنه تشکیل شده که روی هر کربن یک گروه هیدروکسیل قرار دارد. این گروه‌های هیدروکسیل، سبب آبدوستی گلیسیرین، جذب رطوبت هوا‌ و حلالیت آن در آب می‌شود. گلیسرول در مایعات قطبی مختلف، حل می‌شود اما در الکل‌های سنگین، حلال‌های کلردار و ترکیبات غیرقطبی مانند روغن‌های چرب و هیدروکربن‌ها نامحلول است.

پیوندهای هیدروژنی گسترده میان مولکول‌های گلیسرول، عامل ویسکوزیته و نقطه جوش بالای آن است. هم‌چنین، به دلیل گروه‌های هیدروکسیل، حلال بسیار خوبی برای ید، برم و فنول است.

روش­‌های توليد گلیسیرین

به طور كلی گلیسیرین از روش‌های اصلی شامل هیدرولیز چربی‌ها، صابون‌سازی و روش‌های شیمیایی پتروشیمی توليد می­شود.

هیدرولیز چربی‌ها و روغن‌ها

این روش بر پایه تجزیه تری‌گلیسریدها تحت دما و فشار بالا انجام می‌شود و رایج‌ترین مسیر برای تولید گلیسیرين با خلوص بالا است.

فرآیند صابون‌سازی

در واکنش صابون‌سازی، روغن‌ها در حضور باز قوی (معمولاً NaOH) به گلیسیرين و نمک اسیدهای چرب تجزیه می‌شوند.

ترانس‌استریفیکاسیون (مسیر بیودیزل)

در اين روش گليسيرين به عنوان یک محصول جانبی اصلی از واکنش شیمیایی بین روغن گیاهی یا چربی حیوانی با افزودن الکل زنجیره کوتاه (معمولاً متانول یا اتانول) در حضور کاتالیزور قليايی (معمولاً هیدروکسید سدیم) تولید می‌شود. این فرآیند، فرآیند ترانس استریفیکاسیون نامیده می‌شود و فرآیند اصلی تولید بیودیزل است. به طور معمول، تولید 100 کیلوگرم بیودیزل تقریباً 10 کیلوگرم گلیسرول با خلوص حدود 50 تا 55 درصد تولید می‌کند.

تبدیل پروپیلن(مسیر اپی‌کلروهیدرین)

یکی از روش‌های مهم شیمیایی تولید گلیسرين خالص، استفاده از اپی‌کلروهیدرین است. در این روش، ابتدا پروپیلن به اپی‌کلروهیدرین تبدیل می‌شود، و با هیدرولیز آن، به گلیسرين تبدیل می‌گردد.

ویژگی‌های فنی گلیسیرین

گلیسیرین، در شرایط عادی پایدار است، اما در تماس با اکسیدکننده‌های قوی مثل پتاسیم کلرات می‌تواند منفجر شود. به دلیل وجود گروه‌های الکلی نوع اول و دوم، گلیسرول مولکولی واکنش‌پذیر است و می‌تواند وارد واکنش‌های متعدد شده و مشتقاتی مانند اترها، استرها، آمین‌ها و آلدهیدها تولید کند.

گليسیرین به‌طور کلی بر اساس خلوص، روش تولید، گرید مصرف و افزودنی‌های مجاز به چند دسته اصلی تقسیم می‌شود.

1.  گلیسیرین خام  (Crude Glycerin): اين گليسيرين دارای خلوص 35- 85 درصد و با رنگ قهوه‌­ای تيره است كه به عنوان محصول جانبی بیودیزل از واکنش ترانس ‌استریفیکاسیون  به‌دست می‌­آيد و برای توليد صابون، ضديخ صنعتی و ... استفاده می‌شود.
2. گلیسیرین صنعتی/ فنی (Technical Grade Glycerin): اين دسته دارای خلوص 85-95 درصد با رنگ زرد كم‌رنگ بوده و در رزين­‌های پلی استر، روان كننده‌ها، چسب، رنگ، توليد پلی ال­‌ها و نيترات­‌ها كاربرد دارد.
3. گليسيرين غذايی/ دارويی (Food /Pharmaceutical): اين گريد دارای خلوصی بيش از 99.5 درصد، شفاف، بی بو و شيرين مزه است و با داشتن تاييديه استانداردهای FCC و USP در صنايع غذايی، دارويی، كرم ­ها و محصولات تزريقی كاربرد گسترده دارد.

کاربردهای گلیسیرین

گلیسیرین به‌دلیل ویژگی‌هایی مانند غیرسمی بودن، انحلال‌پذیری بالا، ویسکوزیته زیاد، قابلیت جذب رطوبت، پایداری شیمیایی و بی‌زیان بودن برای محیط زیست در بسیاری از صنایع به‌عنوان ماده اولیه یا افزودنی استفاده می‌شود. این ماده کاربردهای صنعتی فراوان دارد و یکی از پرمصرف‌ترین ترکیبات در صنایع دارویی، غذایی و شیمیایی است.

کاربردهای دارویی و پزشکی

گلیسیرین یکی از مهم‌ترین اجزای فرمولاسیون‌های دارویی است که کارایی مختلف دارد.

• حلال دارویی: برای حل داروهایی که در آب به‌خوبی حل نمی‌شوند، از گليسيرين به عنوان حلال و كمك­حلال استفاده مي­شود.
• افزایش رطوبت قرص‌ها و کپسول‌ها جهت جلوگیری از شکنندگی.
• کاهش فشار داخل چشم (IOP) و فشار داخل جمجمه (ICP) در شرایط اورژانسی.
• جزء تشکیل‌دهنده شیاف‌ها، کرم‌های پوستی و ژل‌ها به‌دلیل خاصیت نرم‌کنندگی.
• به‌عنوان عامل شیرین‌کننده ملایم در شربت‌های دارویی.
• به‌عنوان carrier آنتی‌بیوتیک‌ها و مواد ضدعفونی‌کننده.

کاربردهای آرایشی و بهداشتی

گلیسیرین به‌عنوان عامل نرم‌کننده، مرطوب‌کننده، جاذب رطوبت، ویسکوزدهنده، دیسپرس کننده و حل کننده به‌طور گسترده در صنایع آرایشی بهداشتی و شوینده‌ها استفاده می‌شود.

محصولات مراقبت از مو

گلیسیرین یکی از پرکاربردترین مواد در محصولات مراقبت از پوست و مو است. زیرا خواص مختلفی همچون مرطوب‌­كننده و نرم‌کننده دارد که باعث کاهش وزشدگی مو و بهبود حالت‌پذیری آن می‌شود.

عطر و ادکلن

گلیسیرین یک حلال مناسب برای عطر و ادکلن است که به پخش‌پذیری و ماندگاری بو، کمک می‌کند.

محصولات آرایشی

از گلیسیرین در فاندیشن‌ها، رژلب، سایه‌های چشم و سایر ترکیبات آرایشی مصرف می‌شود. زیرا به تنظیم رئولوژی و بهبود بافت و خواص مرطوب کنندگی کمک می‌کند.

مرطوب‌کننده پوست

گلیسیرین گرید بهداشتی، به‌عنوان عامل آبرسان در محصولات مراقبت از پوست مانند کرم‌ها، لوسیون‌ها، سرم‌ها و ماسک‌ها استفاده می‌شود. این ماده با جذب و نگهداری رطوبت، پوست را نرم و مرطوب نگه می‌دارد.

پاک‌کننده‌ها و تونرها

از آن‌جا که گلیسیرین می‌تواند به‌عنوان حلال نیز عمل کند و علاوه بر پاک‌کنندگی به مرطوب‌کنندگی پوست و ضدالتهابی آن کمک می‌کند، در محصولات پاک‌کننده آرایشی نیز کاربرد دارد.

کرم‌های ضدآفتاب

استفاده از گلیسیرین در کرم‌های ضد آفتاب، علاوه بر اینکه مانع از دست رفتن آب پوست می‌شود، می‌تواند نقش امولسفایر نیز داشته باشد و به پایداری روغن‌ها در کرم کمک ‌کند.

محصولات ضدپیری

به‌دلیل جذب بالای رطوبت و حفظ رطوبت توسط گلیسیرین، این ماده به کاهش خطوط ریز و چین و چروک‌های پوست، کمک می‌کند.

 کاربردهای غذایی و نوشیدنی

گلیسرول به عنوان افزودنی خوراکی با کدE422  شناخته می‌شود که کاربردهای مختلفی دارد.

• مرطوب‌کننده:  جلوگیری از خشک شدن کیک‌ها، شیرینی‌ها، نان، میوه‌های خشک.
• شیرین‌کننده ملایم (حدود ۶۰٪ شیرینی ساکارز)
• حلال برای رنگ‌ها، طعم‌دهنده‌ها و عصاره‌ها.
•  پایدارکننده و بهبود بافت مواد غذایی.
• عامل نگهدارنده در نوشیدنی‌ها و شربت‌ها

در صنعت دخانیات نیز به‌عنوان نگه‌دارنده تازگی، تنظیم رطوبت و کاهش بوی آزاردهنده کاربرد دارد.

کاربردهای صنعتی و شیمیایی

گلیسیرین ماده‌ای کلیدی در صنایع مختلف شیمیایی است ازجمله:

• ساخت رزین‌ها، پلاستیسایزرها و پلی‌ال‌ها
• سنتز مواد شیمیایی با ارزش افزوده بالا مانند اپی‌کلروهیدرین، اکریلیک اسید، گلیسیرول اترها و استرها
• افزودنی ضدیخ‌های صنعتی
• پلاستیسایزر و روان‌کننده در صنایع نساجی و کاغذسازی

کاربردهای کشاورزی و دامپروری

از گلیسیرین در صنعت کشاورزی و دامپروری به‌عنوان افزودنی خوراک دام (منبع انرژی سریع و قابل جذب)، بهبود دهنده کیفیت خوراک، جلوگیری از کتوآسیس در دام‌ها (به ویژه گاوهای تازه‌زا) و هم‌چنین به‌عنوان حامل در کودهای مایع کشاورزی استفاده می‌شود.

کاربردهای نظامی و انرژی

گلیسرین به عنوان ماده پایه برای تولید نیتروگلیسرین (در انفجاری‌ها و پیشرانه‌ها) استفاده می‌شود.