سوال رایجی که مردم هنگام شروع کار با اسیدهای چرب سویا می پرسند این است که آیا گریدهای مختلف در دماهای مختلف سفت می شوند یا خیر. پاسخ مثبت است-و دلیل آن در واقع بسیار ساده است. به این فکر کنید که وقتی روغن آشپزی را در یخچال می گذارید چه اتفاقی می افتد: شروع به غلیظ شدن می کند، شاید حتی کمی سفید شود. اسیدهای چرب سویا صنعتی به روشی مشابه رفتار میکنند، اگرچه شیمی پشت آن کمی دقیقتر است.
هر دسته اسید چرب سویا دارای یک عدد کلیدی به نام مقدار ید یا به اختصار IV است. می توانید آن را به عنوان نوعی «شاخص نرمی» در نظر بگیرید. هرچه IV بالاتر باشد، اسید چرب غیر اشباع تر است. در اصطلاح مولکولی، این به معنای پیوندهای دوگانه بیشتر و "پیچش" بیشتر در زنجیره مولکولی است. هرچه IV پایین تر باشد، آن زنجیره ها صاف تر هستند.
بیایید سه درجه رایج را به عنوان مثال در نظر بگیریم: IV120، IV130، و IV140. عددی که عدد کمتری دارد-IV120- راحتتر سفت میشود. هنگامی که دما به زیر 28 درجه می رسد شروع به ضخیم شدن یا حتی جامد شدن می کند. IV130 تا حدود 23 درجه مایع می ماند و IV140 تا حدود 18 درجه مایع باقی می ماند. بنابراین، هر چه IV بالاتر باشد، درجه حرارت کمتری برای جامد شدن آن لازم است. به عبارت دیگر، اسید چرب IV بالا در برابر یخ زدگی مقاومت بیشتری دارد.
در اینجا دلیل این اتفاق است. هر مولکول اسید چرب را مانند یک چوب تصور کنید. برخی از چوب ها مستقیم هستند. دیگران خم شده اند اگر دسته ای از چوب های مستقیم دارید، آنها می توانند مانند سربازانی که در آرایش ایستاده اند، در کنار هم ردیف شوند. هنگامی که هوا سرد می شود، آنها به طور محکم به هم بسته می شوند و یک ساختار جامد را تشکیل می دهند. اما اگر چوب ها خم یا پیچ خورده باشند، هر چقدر هم که تلاش می کنند نمی توانند به خوبی روی هم قرار گیرند. اینجا همیشه یک شکاف وجود دارد، یک خم آنجا. حتی در سرما، آنها نمی توانند در یک الگوی منظم قرار بگیرند، بنابراین مایع می مانند.
این مولکولهای خمیده از آنچه شیمیدانان پیوندهای دوگانه مینامند-ویژگی تعیینکننده اسیدهای چرب غیراشباع مانند اسید اولئیک، لینولئیک و لینولنیک هستند. این پیوندهای دوگانه پیچ خوردگی هایی را در زنجیره ایجاد می کنند که از جمع شدن مولکول ها در یک جامد جلوگیری می کند. بنابراین وقتی می گوییم یک اسید چرب دارای ارزش ید بالایی است، آنچه در واقع می گوییم این است که مولکول های آن "خم شده" هستند و در ردیف شدن مشکل دارند.
حالا بیایید آن را به دنیای واقعی وصل کنیم. اگر مواد صنعتی مانند روان کنندهها، نرمکنندهها یا روغنهای ضد زنگ{1}}میسازید، میخواهید در سرما روان بمانند. اگر روغن خیلی زود غلیظ شود، دستگاه ها مسدود می شوند یا پوشش ها به درستی پخش نمی شوند. در این موارد، مهندسان یک ماده-IV بالاتر مانند IV130 یا IV140 را انتخاب میکنند. اما اگر به محصولی نیاز دارید که محکم میشود-مثلاً پایه صابون، رزین یا پوشش سخت-به ماده IV پایینتری نیاز دارید که بتواند راحتتر متبلور شود، مانند IV120. انتخاب بستگی به کاری دارد که محصول در یک دمای معین باید انجام دهد.
مقدار ید به خودی خود تنها معیاری است برای اینکه روغن با چند پیوند دوگانه می تواند واکنش نشان دهد. این آزمایش شامل افزودن ید به نمونه است. ید با پیوندهای دوگانه واکنش می دهد. هرچه اسید چرب ید بیشتری جذب کند، پیوندهای دوگانه بیشتری دارد و IV آن بالاتر است. به همین دلیل است که می توانیم بگوییم IV فقط یک عدد نیست-بلکه بازتابی از ساختار مولکولی است.
ما همچنین می توانیم این را از طریق لنز دما و حرکت مولکولی درک کنیم. وقتی چیزها گرم هستند، مولکول ها به سرعت حرکت می کنند و از هم جدا می مانند. همانطور که آنها سرد می شوند، حرکت آنها کند می شود و مولکول های مستقیم می توانند از نزدیک در یک ردیف قرار بگیرند و کریستال ها را تشکیل دهند. مولکول های خمیده نمی توانند این کار را انجام دهند. این شبیه به افزودن الکل یا شکر به آب است-این مولکولهای اضافی مانع انجماد آب در یخ میشوند. پیوندهای مضاعف در اسیدهای چرب مانند آن "مشکل کننده" عمل می کنند و از تشکیل جامد جلوگیری می کنند.
در آزمایشگاه خود، یک بار سه نمونه را در شرایط یکسان مقایسه کردیم. اسید چرب IV120 در حدود 25 درجه شروع به کدر شدن کرد. IV130 کمی بیشتر شفاف ماند اما با کاهش چند درجه ای پایین تر شروع به ضخیم شدن کرد. IV140 حتی در دمای 15 درجه شفاف و روان باقی ماند. ما به شوخی گفتیم که نمونه IV140 مانند فردی از جنوب چین بود که در اواسط زمستان هنوز آستینهای کوتاه میپوشد{10}}تنها از یخ زدن خودداری میکرد.
اسیدهای چرب سویای صنعتی مستقیماً از لوبیا فشرده نمی شوند. آنها از طریق مراحل شیمیایی مانند هیدرولیز، تقطیر و شکنش تصفیه و جدا می شوند. این فرآیندها روغن سویا طبیعی را به اجزای مختلف اسیدهای چرب آن تقسیم میکند و با تنظیم دما، خلاء و شرایط جداسازی، تولیدکنندگان میتوانند محدودههای IV خاص را هدف قرار دهند. به عنوان مثال، ساخت اسید چرب IV130 به تنظیم دقیق{4} نیاز دارد تا ترکیب مناسبی از مولکول های غیراشباع و اشباع را بدست آورد.
چند سال پیش، مشتری داشتیم که از جمع شدن روان کننده آنها در انبار شکایت داشت. پس از آزمایش، متوجه شدیم که مواد آنها دارای IV 122 بود. دسته های قبلی آنها دارای IV 135 بودند. این تفاوت 13 امتیازی ممکن است کوچک به نظر برسد، اما در استفاده عملی، به این معنی بود که روغن در زمستان شروع به انجماد کرد. کریستال های سفید رنگ در پایین درام با لایه ای از روغن مایع شناور در بالا تشکیل شده است. هنگامی که آنها به IV135 بازگشتند، مشکل به طور کامل ناپدید شد. اینگونه است که این مواد می توانند نسبت به ساختار مولکولی حساس باشند.
در قلب آن، سخت شدن یک اسید چرب به نحوه ساخت مولکول های آن و اینکه چقدر می توانند با هم بسته شوند بستگی دارد. زنجیرهای مستقیم به راحتی بسته می شوند و زود یخ می زنند. زنجیر خم شده در برابر تراز مقاومت می کند و مایع می ماند. این یک داستان ساده در مورد ساختار، دما و حرکت است.
بنابراین دفعه بعد که IV120، IV130 یا IV140 را در برگه مشخصات مشاهده کردید، به یاد داشته باشید که آنها فقط اعداد نیستند. آنها نوعی کوتاه نویسی برای "شخصیت" روغن هستند. مواد پایین-IV صاف و منظم هستند-دوست دارند سخت شوند. بالاترین-IV خمیده و انعطاف پذیر هستند-ترجیح میدهند مایع بمانند. در دنیای شیمی صنعتی، همین تفاوت کوچک در مقدار ید می تواند سرنوشت کل خط تولید را تعیین کند.
