اسپن (سوربیتان)

1- مقدمه ای بر اسپان

اسپان، به طور کلی، به مجموعه ای از سورفکتانت های غیر یونی معروف به استرهای اسید چرب سوربیتان اشاره دارد. این سورفکتانت ها از استری شدن سوربیتول (یک الکل قند) با اسیدهای چرب به دست می آیند. سری اسپن شامل اعضای مختلفی است که هر کدام با عددی مشخص می‌شوند که نشان‌دهنده ترکیب اسید چرب مورد استفاده در سنتز آن است. به عنوان مثال، Span 20 Sorbitan Monolaurate، Span 60 Sorbitan Monostearate و Span 80 Sorbitan Monooleate است. سورفکتانت های اسپان معمولاً به عنوان امولسیفایر، تثبیت کننده و پخش کننده در طیف وسیعی از کاربردها، از جمله دارویی، آرایشی، غذایی و محصولات صنعتی استفاده می شوند. آنها با کاهش کشش سطحی بین فازهای غیر قابل اختلاط مانند روغن و آب به ایجاد امولسیون های پایدار کمک می کنند و به آنها اجازه می دهند به طور یکنواخت مخلوط شوند. فروشگاه مواد شیمیایی اشیم، علاوه بر سوربیتول، این ترکیب مشتق شده از سوربیتول را نیز که دارای کاربردهای فراوانی است، در فروشگاه خود موجود نموده است.

به دلیل ماهیت غیر یونی، سورفکتانت های اسپان عموماً نسبت به سورفکتانت های یونی ملایم تر بوده و نسبت به تغییرات pH یا غلظت الکترولیت حساسیت کمتری دارند. این امر آنها را برای استفاده در فرمولاسیون های طراحی شده برای پوست های حساس یا کاربردهای ظریف مناسب می کند. علاوه بر این، سورفکتانت های اسپان سازگاری خوبی با سایر مواد تشکیل دهنده دارند و خواص امولسیون کنندگی عالی را در طیف وسیعی از دما و سطوح pH نشان می دهند.

1-1- ساختار شیمیایی

ساختار شیمیایی سورفکتانت های اسپان که به عنوان استرهای اسید چرب سوربیتان نیز شناخته می شوند، از دو جزء اصلی تشکیل شده است: سوربیتول و اسیدهای چرب. سوربیتول یک الکل قندی است که از گلوکز به دست می آید، در حالی که اسیدهای چرب اسیدهای کربوکسیلیک با زنجیره بلند هستند که معمولاً از منابع طبیعی مانند روغن های گیاهی به دست می آیند.

در این ساختار، مولکول سوربیتول به عنوان "سر" آبدوست سورفکتانت عمل می کند، در حالی که زنجیره اسید چرب به عنوان "دم" چربی دوست عمل می کند. طول زنجیره اسید چرب بسته به اسید چرب خاص مورد استفاده در واکنش استریفیکاسیون متفاوت است. این ساختار آمفی‌فیلیک به سورفکتانت‌های اسپان اجازه می‌دهد تا با مواد قطبی و غیرقطبی تعامل داشته باشند و آنها را به امولسیفایر و تثبیت‌کننده‌های موثر در فرمول‌های مختلف تبدیل می‌ کند.

2- تاریخچه

سنتز استرهای اسید چرب سوربیتان به اوایل قرن بیستم بازمی‌گردد، زمانی که محققان شروع به بررسی خواص شیمیایی سوربیتول، الکل قندی مشتق شده از گلوکز کردند. در سال 1927 شیمیدان آلمانی ویلهلم ریمر روشی را برای استری کردن سوربیتول با اسیدهای چرب برای تولید یک سری ترکیبات با خاصیت امولسیون کنندگی ثبت کرد. این کشف پایه و اساس توسعه سری سورفکتانت های اسپان را ایجاد کرد. در اواسط قرن بیستم، استفاده از سورفکتانت‌های اسپان در صنایع مختلف از جمله داروسازی، آرایشی و بهداشتی، مواد غذایی و کاربردهای صنعتی شتاب بیشتری گرفت. توانایی آنها در تثبیت امولسیون ها و بهبود حلالیت مواد آبگریز، آنها را به مواد با ارزشی در طیف گسترده ای از فرمولاسیون ها تبدیل کرده است.

3- پنج کاربرد اصلی اسپن ها در صنایع مختلف

سورفکتانت های اسپان یا استرهای اسید چرب سوربیتان به دلیل خواص امولسیون کنندگی، تثبیت کنندگی و پخش کنندگی کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف پیدا می کنند. بیایید کاربردهای آنها را با جزئیات بررسی کنیم:

1-3- داروسازی

سورفکتانت های اسپان معمولاً در فرمولاسیون های دارویی برای ایجاد امولسیون های پایدار روغن در آب یا آب در روغن استفاده می شوند. این امولسیون‌ ها در کرم ‌های موضعی، لوسیون‌ ها، پمادها و فرمول ‌های تزریقی برای تحویل مواد فعال دارویی و بهبود حلالیت دارو استفاده می‌شوند. همچنین این مواد  به پراکندگی داروهای نامحلول در سوسپانسیون های آبی کمک می کنند و فراهمی زیستی و یکنواختی آنها را افزایش می دهند. آنها همچنین از رسوب و تجمع ذرات جلوگیری می کنند و دوز ثابت را تضمین می کنند.

2-3- لوازم آرایشی و مراقبت شخصی

در لوازم آرایشی نیز از سورفکتانت های اسپان برای ایجاد امولسیون های پایدار در محصولاتی مانند کرم ها، لوسیون ها، ضد آفتاب ها و لوازم آرایش استفاده می شود. آنها توزیع یکنواخت روغن ها و مواد مبتنی بر آب را تضمین می کنند که منجر به بافت های صاف و بهبود خواص حسی می شود. سورفکتانت های اسپان، امولسیون ها را تثبیت می کنند و از جدا شدن فازها جلوگیری می کنند، ماندگاری و جذابیت زیبایی محصولات آرایشی را افزایش می دهند. آنها همچنین قابلیت پخش و جذب فرمول های مراقبت از پوست را افزایش می دهند.

3-3- صنایع غذایی

این مواد به عنوان امولسیفایر در محصولات غذایی مانند مارگارین، سس سالاد، سس مایونز و محصولات نانوایی عمل می کنند. آنها پراکندگی چربی ها را در آب تسهیل می کنند، بافت و حس دهانی را بهبود می بخشند. همچنین سورفکتانت های اسپان با ایجاد یک سد محافظ در اطراف قطرات روغن، امولسیون های غذایی را تثبیت می کنند و از ادغام و خامه شدن جلوگیری می کنند. این ویژگی های حسی و ظاهر محصولات غذایی را افزایش می دهد.

4-3- کاربردهای صنعتی

در فرآیندهای صنعتی از سورفکتانت های اسپان برای ایجاد امولسیون ها و پراکندگی های پایدار در کاربردهایی مانند رنگ ها، پوشش ها، چسب ها و روان کننده ها استفاده می شود. آنها همگنی، خواص جریان و عملکرد این محصولات را بهبود می بخشند. همچنین سورفکتانت های اسپان در فرآیندهای صنعتی با اختلال در تشکیل کف و جلوگیری از تشکیل کف به عنوان عوامل ضد کف عمل می کنند. آنها در صنایعی مانند خمیر و کاغذ، تصفیه فاضلاب و فرآوری شیمیایی به کار می روند.

5-3- مواد شیمیایی کشاورزی

سورفکتانت های اسپان در فرمولاسیون های کشاورزی شیمیایی مانند آفت کش ها، علف کش ها و کودها برای بهبود پراکندگی، مرطوب شدن و چسبندگی روی سطوح گیاه گنجانده می شوند. آنها کارایی و یکنواختی کاربرد را افزایش می دهند و منجر به کنترل بهتر آفات و عملکرد محصول می شوند.

به طور کلی، ویژگی‌های همه‌کاره سورفکتانت‌های اسپان، آنها را به مواد ضروری در طیف وسیعی از محصولات و فرآیندها تبدیل می‌کند و به بهبود عملکرد، پایداری و عملکرد در صنایع مختلف کمک می‌کند.

4- واکنش های شیمیایی

سورفکتانت های اسپان یا استرهای اسید چرب سوربیتان بسته به شرایط خاص و موادی که با آنها تعامل دارند می توانند تحت واکنش های شیمیایی مختلفی قرار گیرند.

1-4- هیدرولیز استر

این مواد می توانند تحت هیدرولیز قرار گیرند، به ویژه در شرایط اسیدی یا قلیایی، که منجر به جدا شدن پیوندهای استری و تشکیل سوربیتول و اسیدهای چرب می شود. این واکنش ممکن است در حین نگهداری یا فرآوری رخ دهد و بر پایداری و عملکرد فرمولاسیون های حاوی سورفکتانت اسپان تأثیر بگذارد.

2-4- امولسیون کردن

این ترکیب ها با کاهش کشش سطحی بین فازهای غیر قابل امتزاج (مانند روغن و آب) تشکیل امولسیون ها را تسهیل می کنند. این فرآیند شامل جذب مولکول های اسپان در سطح مشترک روغن و آب است، جایی که سر آبدوست با مولکول های آب برهمکنش می کند، در حالی که دم آبگریز با مولکول های روغن تعامل می کند و امولسیون را تثبیت می کند.

خرید اولئیک اسید با بالاترین کیفیت در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

3-4- تشکیل میسل

در محلول های آبی، سورفکتانت های اسپان می توانند در غلظت های بالاتر از غلظت میسل بحرانی خود (CMC) میسل تشکیل دهند. میسل ‌ها مجموعه ‌ای از مولکول‌ های سورفکتانت هستند که در آن دم‌ های آبگریز در داخل هسته میسل جمع می‌شوند، در حالی که سرهای آبدوست در معرض محیط آبی اطراف قرار می‌گیرند. این پدیده برای حل شدن مواد آبگریز و افزایش قابلیت پخش آنها در محیط های آبی ضروری است.

4-4- واکنش با سایر سورفکتانت ها

سورفکتانت های اسپان می توانند با سایر سورفکتانت ها مانند سورفکتانت های غیریونی، آنیونی یا کاتیونی تعامل داشته باشند تا میسل ها یا امولسیون های مخلوط با خواص مناسب را تشکیل دهند. این فعل و انفعالات ممکن است بر پایداری، ظرفیت امولسیون سازی و رفتار انحلال پذیری سیستم های حاصل تأثیر بگذارد.

این واکنش های شیمیایی برای بهینه سازی فرمولاسیون، پایداری و عملکرد محصولات حاوی سورفکتانت اسپان در صنایع مختلف بسیار مهم است.

5- روش تولید و سنتز

سنتز سورفکتانت های اسپان یا استرهای اسید چرب سوربیتان، معمولاً شامل استری کردن سوربیتول با اسیدهای چرب است. واکنش استریفیکاسیون شامل واکنش سوربیتول با اسیدهای چرب در حضور یک کاتالیزور اسیدی است. به طور معمول، واکنش تحت شرایط کنترل شده دما، فشار و استوکیومتری انجام می شود تا از بازده و خلوص بالای سورفکتانت اسپان مورد نظر اطمینان حاصل شود. واکنش از طریق تراکم گروه های هیدروکسیل سوربیتول با گروه های کربوکسیل اسیدهای چرب انجام می شود و منجر به تشکیل پیوندهای استری می شود.

خرید خرده و عمده روغن سویا اپوکسی در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

به طور کلی، سنتز سورفکتانت های اسپان شامل مجموعه ای از مراحل با هدف تولید محصولات سورفکتانت با کیفیت بالا با خواص مناسب برای کاربردهای خاص در صنایعی مانند داروسازی، آرایشی، مواد غذایی و فرمولاسیون های صنعتی است.

6- ایمنی و نگهداری

ملاحظات ایمنی و شیوه های نگهداری مناسب هنگام کار با سورفکتانت های اسپان برای اطمینان از رفاه آزمایشگاران و کارگران و یکپارچگی محصول ضروری است. برای مثال استفاده از عینک ایمنی، دستکش و لباس محافظ، هنگام استفاده از سورفکتانت های اسپان ضروری است تا از تماس با پوست و چشم جلوگیری شود. همچنین نگهداری این محصول به دور از تماس با مواد ناسازگار مانند اسیدهای قوی، عوامل اکسید کننده و قلیاها امری ضروری است، زیرا ممکن است با سورفکتانت های اسپان واکنش داده و شرایط خطرناکی ایجاد کنند.

7- خرید اسپن 20–80 در فروشگاه مواد شیمیایی اشیم

فروشگاه مواد شیمیایی، یکی دیگر از محصولات پرکاربرد و پرفروش مواد شیمیایی، یعنی اسپن یا اسپان ها را در سبد محصولات خود قرار داده است تا تنوع حداکثری سورفکتانت ها را در فروشگاه خود به ارمغان آورد. اشیم سعی نموده است تا انواع گریدهای این ماده را فراهم سازد. همچنین انواع اسپن های 20-60-80 و سایر اسپن ها را در فروشگاه خود موجود نموده است و خریداران گرامی می توانند محصول مورد نظر خود را به صورت خرده و عمده از فروشگاه مواد شیمیایی اشیم تهیه نمیاند.