رایحه و اسانس در فرمولاسیون مواد شوینده
مواد معطر در فرمولاسیون مواد شوینده یکی از اجزاء مهم تشکیل دهنده فرمولاسیون
مواد شوینده (Detergent Formulation) است. عطرهای مورد استفاده در فرمول مواد شوینده
افزون بر رایحه دلپذیر و پایداری باید قیمت پایین داشته و در دسترس باشند. عطرهای
استفاده شده در شوینده ها دو دسته اند: عطرهای با منشاء نفتی و روغن های اساسی.
مقدمه:
میزان تولید مواد شوینده در سال ۲۰۱۵ چیزی در حدود K MT 14319 تخمین زده شد. با اینکه عطرها
درصد بسیار کمی از فرمولاسیون مواد شوینده را تشکیل می دهند، باز هم سهم بازار شوینده
در مصرف مواد معطر بسیار چشمگیر خواهد بود. عطرهای مورد استفاده در فرمول مواد شوینده
افزون بر رایحه دلپذیر و پایداری باید قیمت پایین داشته و در دسترس باشند. این مقاله به
بحث در مورد برخی از ترکیباتی می پردازد که معمولاً در معطر سازی فرمولاسیون مواد شوینده
استفاده می شوند و قادر به تأمین ویژگی های فوق هستند. عطرها معمولاً مخلوط پیچیده ای
از اجزای مختلف هستند و معمولا از سه منبع بدست می آیند: الف) فرآورده های نفتی یا قیر زغال سنگ،
ب) جداسازی از مواد طبیعی که به راحتی در دسترس هستند و ج) روغن های اساسی. در جدول ۱
برخی از عطرهای مورد استفاده در فرمولاسیون تولید مواد شوینده نشان داده شده است. در ادامه
این ترکیبات از نظر تولید، در دسترس بودن و مناسب بودن آن ها برای عطر سازی در خط تولید مواد شوینده مورد بحث قرار می گیرند.
مواد معطر مشتق شده از قیر نفت یا ذغال سنگ:
از آنجا که مواد شیمیایی بدست آمده از فرآورده های نفتی یا زغال سنگ مقرون به صرفه و فراوان هستند
بنابراین هر نوع ماده معطری که به راحتی از این منابع تولید می شود، می تواند نیازهای قیمت
و در دسترس بودن را برآورده کند. برخی از این مواد عبارتند از:
فنیل اتیل الکل: این ترکیب یک الکل سنتزی مهم است که در رایحه های گل رز استفاده
می شود. این الکل بوی گل رز مطبوعی دارد و به عنوان یک جزء طبیعی در روغن گل رز یافت
می شود. از آنجا که فنیل اتیل الکل در آب کمی محلول است، در آب تقطیر گلاب بازیابی
می شود. این الکل از تراکم بنزن و اکسید اتیلن با استفاده از کلرید آلومینیوم به عنوان
کاتالیزور به وسیله واکنش فریدل-کرفتس تولید می شود. از آنجایی که از مواد تولید شده،
بوی مطلوبی دارند، در فرمولاسیون شوینده ها و صابون بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
این ترکیب می تواند در خلوص ۹۹٪ تأمین شود و از پایداری بسیار خوبی برخوردار است. همچنین
استرهای فنیل اتیل الکل نیز می توانند به عنوان اسانس در فرمولاسیون مواد شوینده گنجانده شوند.
بنزیل الکل: این ماده، الکل محبوب دیگری است که از یک فرآورده نفتی حاصل می شود. بنزیل الکل
به راحتی به وسیله ی هیدرولیز بنزیل کلراید که با کلره شدن تولوئن تهیه می شود، تولید می شود.
این ترکیب در مقیاس وسیعی تولید شده و در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. این ماده
بوی ضعیفی دارد اما به دلیل خاصیت حلالیت و پایداری آن در عطر سازی کاربرد گسترده ای پیدا کرده
است. این الکل یک جزء بسیاری از روغنهای اساسی مانند روغن های یاسمن و
یلانگ یلانگ است و از پایداری بسیار خوبی برخوردار است.
بنزیل استات: بنزیل استات که به وسیله ی استولیز بنزیل کلرید تولید می شود یک جزء اصلی
روغن یاسمن است و بوی خوش یاسمن دارد. مانند بنزیل الکل، این ماده در حالت خالص با قیمت
پایین موجود است و به میزان زیاد در معطر سازی مواد شوینده مورد استفاده قرار می گیرد. استات
نسبتاً پایدار بوده اما مستعد هیدرولیز است. روغن یاس به دلیل هیدرولیز آسان، از طریق
روش های استخراج به جای تقطیر با بخار بدست می آید. کومارین یک لاکتون بوده که به دلیل بوی
مطبوع و شیرین یونجه در اکثر عطرسازی ها مهم است. ساخت آن بر اساس O-کرزول، محصول
قطران ذغال سنگ است. کرزول به O-هیدروکسی بنزآلدهید تبدیل و با استیک انیدرید تغلیظ می شود و
سپس به لاکتون تبدیل می گردد. کومارین به طور گسترده در طبیعت وجود دارد و
در بسیاری از روغن ها از جمله دانه تونکا و لاواند یافت می شود.
α-آمیل سینامیک آلدهید: این ماده از بنزآلدهید به وسیله ی هیدرولیز کلرید بنزال که
یک محصول کلراسیون ثانویه تولوئن است، تهیه می شود. در متراکم کردن بنزآلدهید با
هپتاآلدهید، محصولی از پیرولیز روغن کرچک، یک آمیل سینامیک آلدهید تشکیل می شود. این
ترکیب بوی گل قوی با پایداری متوسط دارد و سالهاست که به عنوان
اسانس در فرمولاسیون مواد شوینده و محلول ها استفاده می شود.
آنیزآلدهید: این ماده همچنین با نام اوبپین (یک کلمه فرانسوی به معنی زالزالک) نیز
شناخته می شود، زیرا این آلدهید از نظر بو شبیه به آن است. این ماده از p-کرزول به
وسیله ی متیلاسیون و به دنبال آن اکسیداسیون دقیق تولید می شود. این ماده به عنوان یک
جزء در بسیاری از روغن ها، به ویژه روغن های حاوی آنتول مانند رازیانه و انیسون یافت می شود.
به دلیل بوی قوی، دلپذیر و در دسترس بودن آن از طریق p-کرزول، استفاده از آن در
فرمولاسیون محصولات شیمیایی از جمله شوینده ها کاربرد گسترده ای یافته است.
آمیل سالیسیلات: دو استر سالیسیلیک اسید یعنی متیل سالیسیلات و آمیل سالیسیلات
از نظر تجاری در صنایع تولید عطر و اسانس مهم هستند. متیل سالیسیلات در طعم دهنده ها
و آمیل سالیسیلات در عطرسازی استفاده می شود. آمیل سالیسیلات از تبدیل فنل به سالیسیلیک اسید
به وسیله ی واکنش کولبه و سپس استری شدن ساخته می شود. از آنجا که الکل موجود در بافت،
مخلوطی از آمیل و ایزو آمیل الکل، محصول نهایی مخلوطی از این استرها است. به دلیل ماندگاری
بوی گل و هزینه کم آن، به مقدار زیاد در فرمولاسیون مواد شوینده و صابون استفاده می شود. اگرچه
متیل سالیسیلات در طبیعت یافت می شود اما هرگز آمیل سالیسیلات به عنوان یک ترکیب طبیعی گزارش نشده است.
مشک سنتزی: اگرچه اکثر رایحه ها گیاهی هستند، اما تاریخ عطر سازی پر است از داستان های
پر ماجرای محصولات باستانی مشک مانند ترشح غده ای گوزن مشکی نر و ترشح مومی مانند
عنبر از نهنگ. گرچه مشک، عنبر و سیوت همچنان در عطر سازی مهم هستند اما برای استفاده
در مواد شوینده بسیار گران هستند. در فرمولاسیون مواد شوینده این رایحه ها به وسیله ی
مشک های سنتزی مانند مشک آمبرت یا گل ختمی، زایلن مشک و کتون مشک تهیه می شوند. از
آنجا که این سه ترکیب سنتزی بوی قوی محصولات طبیعی حیوانی را شبیه سازی می کنند و می توانند از
محصولات قیر نفتی یا ذغالی حاصل شوند، جایگزین های عملی و اقتصادی برای نمونه های طبیعی خود هستند.
عطرهای مشتق شده از مواد طبیعی:
برخی از عطرها می توانند از محصولات طبیعی ارزان و در مقیاس وسیع تولید شوند. برخی
از آنها بوی مناسبی برای استفاده در فرمولاسیون مواد شوینده دارند. بزرگترین و مهمترین
این محصولات طبیعی تربانتین است. تربانتین، روغن فراری است که از ترشحات رزینی درختان
کاج زنده یا مرده بدست می آید. انواع مجاز تربانتین عبارتند از: الف) صمغ روان تربانتین که بخار روغن
فرار تقطیر شده اولئورزین است و از کاج زنده ترشح می شود، ب) تربانتین استخراج شده از چوب کاج
به روش تقطیر که بیشتر شامل بخش ترپنی است، ج) تربانتین چوب سولفات که ترپن های فرار بازیابی
شده در طی فرآیند خمیر چوب سولفات است. در حال حاضر تربانتین سولفات مهمترین نوع است و به
نظر می رسد تولید آن در نتیجه بهبود عملکرد در بازیافت تربانتین در کارخانه های کاغذ در حال افزایش است.
ترپینئول: ترپینئول، بزرگترین ماده تولیدی عطرسازی از تربانتین است که به وسیله ی اسید سولفوریک آبی
تهیه می شود. ترپینئول تجاری مخلوطی از الکل های ایزومریک ترپنیک است که ایزومرهای α و β غالب
هستند. این ماده به طور مستقیم از یک پینن تهیه می شود، به راحتی در دسترس بوده و بسیار مقرون
به صرفه است. ترپینئول بوی شیرین یاس بنفش را داشته و یکی از محبوب ترین رایحه ها در
مواد شوینده است. از این رو استفاده از آن در فرمولاسیون مواد شوینده با استقبال از سوی مصرف کننده روبرو می شود.
الکل های رز: یکی از تحولات اخیر در صنعت عطر سازی تولید الکل های به اصطلاح گل سرخ، از
تربانتین است. این الکل ها، ترپن بوده و به ژرانیول، نرول، لینالول و سیترونلول معروف هستند. این
مواد سالهاست که به عنوان روغنهای اساسی مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. قیمت و کاربرد
آنها بسته به موجود بودن روغن ضروری خاص متفاوت بوده و به همین ترتیب قیمت فرمولاسیون
مواد شوینده حاوی آن ها نیز تحت تاثیر قرار می گیرد. اکنون بسته به شرایط واکنش ، ژرانیول،
نرول یا لینالول به وسیله ی هیدراتاسیون میرسن تولید می شود. میرسن از پیرولیز β-پینن حاصل
می گردد. ژرانیول قبلاً از روغن های پالمارزا و سیترونلا قابل تهیه بود. نوع پالمارزا گرانتر است و
بوی گل رز بسیار مطبوعی دارد. از این رو استفاده از آن در فرمولاسیون مواد شوینده خانگی کاربرد
فراوان دارد. ژرانیول حاوی ناخالصی های کمیاب زیادی است که به بوی ارزشمند آن کمک می کند.
نرول، ایزومر سیس ژرانیول، در عطر سازی به اندازه ژرانیول محبوب نیست اما در بسیاری از روغنهای
اساسی یافت می شود. اگرچه بوی گل سرخ نیز دارد اما بوی آن کاملاً با ژرانیول متفاوت است. لینالول
یک الکل ترپنیک آشنا است که از روغن گیاه رز، لینالو یا گشنیز استخراج شده و ماده اصلی در آن
است. این الکل دارای یک مرکز نامتقارن است و بسته به روغن می تواند به صورت دکسترو یا
لوو ظاهر شود. لینالول سنتزی از تربانتین از نظر بو تقریباً یکسان با لینالول جدا شده از روغن
گل رز (منبع اصلی لینالول طبیعی) است. روغن رز فقط از منطقه آمازون برزیل و پرو با تقطیر
بخار چوب به دست می آید. لینالول سنتزی اکنون تا حد زیادی جایگزین لینالول جدا شده از
روغن گل رز است. لینالول سنتزی همچنین از یک فرآیند سنتزی جایگزین که با استیلن شروع
می شود، در دسترس است. این دو فرآیند رقابتی هستند. اخیراً سیترونلول از پینن سنتز شده اما این فرآیند تجاری سازی نشده است.
سیترونلا: در کنار تربانتین، مهمترین منبع طبیعی عطرهای سنتزی، روغن سیترونلا است. این
روغن از بخار تقطیر شده چمن بومی خاور دور، عمدتا در جزیره فورموسا بدست می آید. دو نوع از
این روغن وجود دارد که عبارتند از: نوع جاوا و نوع سیلان. نوع جاوا به دلیل محتوای بالاتر سیترونلال
(یک واسطه شیمیایی مهم)، از اهمیت بیشتری برخوردار است. کروماتوگرام روغن در شکل نشان داده
شده است که اجزاء اصلی سیترونلال (۳۵٪)، سیترونلول و ژرانیول را نشان می دهد. ایجاد رایحه
دلپذیر لیمو ترش ان را مستعد استفاده در فرمولاسیون مواد شوینده صنعتی و خانگی می کند.
روغن های اساسی:
آخرین گروه استفاده از روغن های اساسی در فرمولاسیون مواد شوینده است. اگرچه بسیاری از
روغن های اساسی را می توان در سطوح پایین در فرمول مواد شوینده استفاده کرد، اما روغن کاج
و روغن لوندین می توانند در سطوح بالاتر استفاده شده و از عمده ترین روغن های
مورد استفاده در صنعت مواد شوینده هستند.
روغن کاج: روغن کاج از طریق استخراج با حلال از چوب درخت کاج حاصل می شود. با حذف حلال،
اولئورزین خام تقطیر می شود تا چندین بخش حاصل شود. عمده ترین بخش که بیشتر شامل α-پنین بوده،
ناپایدار است و به آن تربانتین چوب تقطیر شده گفته می شود. دومین بخش که تقریباً ۷ درصد از
عصاره اولئورزین را تشکیل می دهد، روغن کاج است. روغن کاج محصول جانبی تربانتین چوب تقطیر
شده است. جزء اصلی روغن کاج یک ترپینول است. این ماده ارزان قیمت بیشتر در فرمول مواد شوینده
مایع و ضد عفونی کننده ها استفاده می شود. این ماده به عنوان یک ماده اقتصادی، در تولید ترپینول
نیز مورد استفاده قرار می گیرد و با ترپینول مشتق شده از یک پینن رقابت می کند.
روغن لوندین: لوندین یک درختچه همیشه سبز معطر از خانواده اسطوخودوس اما بسیار بزرگتر
از اسطوخودوس است. این درختچه دارای برگ های سبز و باریک بوده که گل های بنفش-آبی بسیار
زیبایی دارد. لوندین در نزدیکی دریاها در اسپانیا، ایتالیا و فرانسه تکامل یافته و اکنون در همین کشورها
به صورت تجاری تولید می شود. روغن استخراج شده از ساقه ها و گل های گیاه لوندین به دلیل داشتن
مقادیر زیاد کامفور برخلاف رایحه گلی روغن اسطوخودوس (لوندر) رایحه ای بیشتر گیاهی و خنک
و تندی دارد. به دلیل مقاومت و عملکرد بیشتر، این روغن می تواند در مقادیر زیاد و با هزینه نسبتاً
کم تولید شود که این امر استفاده از آن را در فرمولاسیون مواد شوینده (Detergent Formulation) توجیه
می کند. اجزاء اصلی تشکیل دهنده این روغن عبارتند از: عبارتند از لینالول، لینالیل استات و کافور.
غیرقابل پیش بینی بودن! با وجود همه ی تلاش ها، همیشه عناصر غیرقابل پیش بینی ای وجود
دارد. هنگامی که چندین ماده با متغیرهای زمان، دما، قرار گرفتن در معرض نور و همچنین شرایط
حمل و نقل، ذخیره و استفاده، مخلوط می شوند، واکنش های پیش بینی نشده ای رخ می دهد
که اغلب به وسیله ی عناصر کمیاب کاتالیز می شوند. این واکنش ها می تواند منجر به ناپایداری
پرسش و پاسخ