معرفی و بررسی اسید های چرب

مقدمه

اسید چرب به ترکیبی گفته می شود که شامل کربن و هیدروژن بوده و در آن حلقه ای وجود ندارد. در علم شیمی به این ترکیب آلیفاتیک گفته می شود که در واقع یک نوع کربوکسیلیک اسید است و از تری گلیسیریدها، کلسترول و فسفو لیپیدها نشأت می گیرد. زنجیره اغلب اسیدهای چرب بدون شاخه بوده و از تعداد زوج اتم های کربن تشکیل می شوند. این زنجیره هم می تواند از جنس چربی اشباع شده باشد یا از جنس چربی اشباع نشده.

بررسی اسیدهای چرب

روغن و چربی از جمله موادی هستند که هم منشاء گیاهی و هم منشاء حیوانی دارند. این ترکیبات آلی بوده و در آب نامحلول اند و استخراج آنها توسط حلال های غیرقطبی مانند کلروفرم، اتر یا بنزن انجام می شود. ساختار شیمیایی چربی متشکل از اتم های هیدروژن، کربن و اندکی اکسیژن می باشد. در واقع اغلب چربی ها به شکل تری گلیسیرید (متشکل از گلیسرول و اسید چرب) می باشند. نوع و مقدار اسید چرب موجود در روغن های مختلف متفاوت است که همین موضوع موجب به وجود آمدن انواع روغن در طبیعت می شود.

ساختار اسید چرب

اسید چرب دارای زنجیره ای هیدروکربنی به همراه یک عامل کربوکسیل می باشد. برخی از آنها به شکل اشباع شده و تعدادی دیگر پیوندی یک، دو یا سه گانه دارند. همچنین در برخی از اسیدهای چرب شاخه های جانبی نیز وجود دارد. با توجه به راحت تر بودن سنتز اسیدهای چرب، تعداد اتم های کربن همیشه زوج می باشد (به جز چند مورد استثناء).

ویژگی های اسید چرب

نقطه ذوب اسید چرب غیر اشباع، نسبت به انواع اشباع پایین تر است. این موضوع ارتباط مستقیمی با تعداد اتم کربن موجود در اسید دارد، به طوری که هرچه اتم کربن در اسید بیشتر باشد، نقطه ذوب آن نیز بالاتر خواهد بود. اسید چرب با طول زنجیره بلند در آب نامحلول است، این در حالی است که در محیط قلیایی محلول می باشد. در نتیجه ی این حلالیت، صابون سدیم یا پتاسیم تشکیل خواهد شد. نکته قابل توجه در خصوص چربی غیر اشباع این است که به آسانی اکسید می گردد.

انواع اسید چرب

در ادامه به دسته بندی انواع اسید چرب بر اساس پیوند کربنی و همچنین طول زنجیره پرداخته می شود.

انواع اسید چرب بر اساس پیوند کربنی

اولین اسید چرب مورد بحث در این دسته، اشباع نشده است که دارای پیوند دوگانه کربن-کربن می باشد. این نوع اسید معمولاً از منابع گیاهی تهیه شده و در دمای اتاق به شکل مایع است. اکسیداسیون این اسید در بدن انسان به راحتی انجام می گردد، بنابراین هضم آن در فرآیند گوارش سریع تر اتفاق می افتد. همچنین ویتامین های محلول در چربی عمدتاً در این دسته قرار می گیرند. مهم ترین اسیدهای چرب اشباع نشده عبارتند از: اولئیک اسید، لینولئیک اسید و پالمیتولئیک اسید.
دومین اسید چرب مورد بحث در این دسته، اشباع شده است که فاقد پیوند دوگانه کربن-کربن می باشد. این اسید به مقدار فراوان در روغن های حیوانی، زده تخم مرغ، شیر، پنیر، خامه، ماهی و صدف یافت می شود. مصرف بیش از حد این چربی ها باعث افزایش سطح کلسترول خون، بیماری های قلبی عروقی و اضافه وزن می شود. مهم ترین اسیدهای چرب اشباع شده عبارتند از: استیک اسید، بوتریک اسید، پالمیتیک اسید و استئاریک اسید.

انواع اسید چرب بر اساس طول زنجیره

این اسید ها از نظر طول زنجیر متفاوت می باشند. از جمله ی آنها عبارتند از: با طول زنجیر کوتاه مانند والریک اسید (دنباله های آلیفاتیک با تعداد حداکثر 5 اتم کربن)، با طول زنجیره متوسط مانند لوریک اسید (دنباله های آلیفاتیک با تعداد حداکثر 12 اتم کربن)، با طول زنجیره بلند (دنباله های آلیفاتیک با تعداد حداکثر 21 اتم کربن) و با طول زنجیره خیلی بلند (دنباله های آلیفاتیک بلندتر از 22 اتم کربن).

کاربرد اسید های چرب

این اسید معمولاً در تولید صابون های آرایشی استفاده می شود. اسید چرب در واقع ماده اولیه ی تولید مواد شوینده و روان کننده ها می باشد. روغن سویا و اسید چرب بدست آمده از آن، رایج ترین روغن در صنایعی چون رنگ و رزین می باشد. تغییر در ترکیب اسید چرب، بر چگونگی و نوع کاربرد آن تاثیرگذار خواهد بود. این اسید همچنین در صنایعی چون نساجی، کاغذ، پلاستیک، رنگ و رزین، لاستیک و تایرسازی، چسب، چرم، صنایع غذایی (تغییر دهنده بافت مواد خوراکی) و غیره کاربرد دارد.

انتخاب مواد مناسب جهت حمل و نگهداری اسیدهای چرب

در بحث انتخاب مواد، تجهیزات تولید، نگهداری و حملِ ساخته شده از فولاد کربنی تا دمای 60 درجه سانتی گراد مقاومت خوبی از خود نشان می دهند، اما با توجه به خوردگی و آلوده شدن محصول، بهتر است از این فولاد استفاده نشود. ورق استیل 321 (معروف به ورق استیل ضد سایش) در دمای معمول و تا 170 درجه سانتی گراد مقاوم است، اما با افزایش دما باید از انواع مولیبدن دار مانند گرید 316 استفاده کرد (برای جلوگیری از خوردگی حفره ای). استفاده از ورق استیل 321 در خط تولید اسید چرب از خوردگی بین دانه ای جلوگیری می کند، اما ممکن است خوردگی یکنواخت و حفره ای رخ دهد.
علاوه بر ورق استیل ضد سایش، آلیاژ 304 نیز می تواند در ساخت مخازن ذخیره و تانکرهای حمل اسیدهای چرب استفاده شود. قیمت ورق استیل 321 در مقایسه با گرید 304 به مراتب گرانتر است. بنابراین سازندگان در بحث مدیریت هزینه، این موضوع را باید مدنظر قرار دهند. علت بالاتر بودن قیمت ورق استیل 321 نسبت به آلیاژ 304 وجود مقادیر مشخصی تیتانیوم در ترکیب شیمیایی است.

استفاده از ورق استیل 321 در تولید مخازن دارویی

مقدمه

فولادهای زنگ نزن (استنلس استیل) در صنعت غذا و دارو از محبوبیت بسیار بالایی برخوردار هستند به طوری که بسیاری از تجهیزات و ماشین آلات فعال در این صنایع از این آلیاژها ساخته می شوند. دلیل این امر این است که این فولادها با معیارها و الزامات واجب الاجرا در صنایع غذایی و دارویی مطابقت دارند. معمولا متریالی که می خواهد در ساخت تجهیزات صنایع دارویی استفاده شود باید دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی باشد زیرا برای ضد عفونی کردن محصولات دارویی از مواد شیمیایی استفاده می شود بنابراین می بایست بتواند در مقابل این مواد مقاومت کند. همچنین می بایست در برابر حرارت نیز مقاوم باشد چرا که بسیاری از فرایندهایی که در داروسازی انجام می شود مبتنی بر حرارت می باشد. یکی دیگر از ویژگی هایی که در انتخاب متریال برای تجهیزات دارویی اهمیت دارد این است که به راحتی تمیز شده بدون اینکه ذراتی از سطح ماده جدا شده و با مواد دارویی ترکیب شود. سهولت در پروسه تولید نیز از دیگر مواردی است که هنگام انتخاب آلیاژ برای ساخت تجهیزات دارویی در نظر گرفته می شود. در بین مواد مختلف، استنلس استیل ها معدود متریالی هستند که حد بهینه ای از این خواص را تامین کرده و به همین دلیل در صنایع دارویی استفاده می شوند. معمولا گریدهای 304 و 316 شناخته ترین فولادهای زنگ نزن مورد استفاده در صنایع دارویی بوده اما یکی دیگر از گریدهایی که در این زمینه استفاده می شود ورق استیل 321 می باشد. از این گرید در ساخت مخازن ذخیره و فرآوری مواد دارویی، پمپ ها، مبدل های حرارتی، کوره ها، اتصالات و شیرآلات مورد استفاده در داروسازی ها استفاده می شود. این فولاد زنگ نزن ترکیب نزدیکی به استیل 304 داشته منتهی حاوی تیتانیم نیز می باشد. به همین دلیل قیمت ورق استیل 321 به خاطر دارا بودن تیتانیم در ترکیب شیمیایی خود از استیل 304 گران تر است. به طور کلی بهای ورق استیل ارتباط مستقیمی با عناصر آلیاژی موجود در ترکیب شیمیایی آن دارد. 

دلایل استفاده از استیل 321 در ساخت مخازن دارویی

گرید 321 در ساخت بسیاری از تجهیزات داروسازی همچون مخازن ذخیره و فرآوری استفاده می شود. زیرا بسیاری از فرایندهای داروسازی تحت حرارت بالا، فشار و شرایط خورنده انجام می شود و نیاز به ماده ای است که تحت این شرایط دوام بیاورد. فولاد زنگ نزن 321 نیز معمولا تا دمای ( C ° )  900 خواص خوبی از خود نشان می دهد. عمده ترین دلیل توسعه استنلس استیل 321 مقاومت این گرید در برابر خوردگی دانه ای بوده است. خوردگی بین دانه ای یکی از معضلاتی است که اکثریت استیل های آستنیتی سری 300 با آن مواجه هستند. این پدیده که ناشی از رسوب زایی کاربید کروم می باشد معمولا حین جوشکاری و بکارگیری طولانی مدت در محدوده دمایی ( C ° ) 860 – 425 به قوع می پیوند. در حالی که استیل 321 به خاطر دارابودن تیتانیم در ترکیب شیمیایی خود در برابر این پدیده مقاوم تر است. زیرا تیتانیم موجود در فولاد زنگ نزن 321 با کربن ترکیب شده و بدین ترتیب از تشکیل رسوبات کاربید کروم و همچنین از مصرف کروم ساختار که مهمترین عامل در تشکیل لایه پسیو و مقابله با خوردگی است جلوگیری می شود. اگر چه قیمت ورق استیل 321 در مقایسه با گریدهایی همچون 304 بالاتر بوده اما بهای بالاتر آن نسبت به مزیت هایی که دارد از نظر اقتصادی توجیه پذیر است. معمولا جهت ساخت مخازن دارویی ورق استیل در ابعاد مشخصی برش داده می شود و تحت فرایندهای شکل دهی همچون نورد شکل نهایی را به خود می گیرد. 

چرا مسئله خوردگی در مخازن دارویی مهم است؟

در صنعت داروسازی خوردگی می تواند کل پروسه تولید دارو را با مشکل مواجه کند. زیرا اگر خوردگی یکی از تجهیزات داروسازی همچون مخازن ذخیره سازی مواد دارویی دچار خوردگی شود مواد دارویی آلوده شده و می بایست همه آنها را دور ریخت.

خوردگی در تجهیزات صنایع دارویی چگونه بر اقتصاد یک کشور تاثیر می گذارد؟

از نظر اقتصادی وقوع خوردگی در تجهیزات داروسازی همچون مخازن دارویی یک مسئله پر هزینه بوده به گونه ای که اگر جهت مقابله آن اقداماتی نشود می تواند خسارت های مالی فراوانی را وارد کند. به عنوان مثال مجموع هزینه های مستقیم خوردگی در صنایع تولید مواد دارویی و شیمیایی، تولید و پالایش نفت، صنایع غذایی و کشاورزی در آمریکا سالانه مبلغی حدود 17.6 میلیارد دلار تخمین زده شده است. این رقم اعلام شده فقط مربوط به هزینه های خوردگی در تولیدات حاصل از این صنایع می باشد و هزینه های خوردگی ناشی از نگهداری و شرایط اوپراتوری بیشتر است که برآورد این هزینه ها نیاز به مطالعات دقیق تری دارد.
در ایران نیز هزینه های ناشی از خوردگی در صنایع، تاثیر مستقیمی بر اقتصاد دارد. به عنوان مثال هزینه های ناشی از نادیده گرفتن مسئله خوردگی در کشور 3 الی 5 درصد از تولید ناخالص داخلی کشور است. بر طبق گزارش خبرگذاری ایسنا هر ایرانی در سال 187 دلار برای خوردگی هزینه می کند. بنابراین می بایست در جهت کاهش هزینه های ناشی از خوردگی در صنایع مختلف من جمله داروسازی گام های مهمی برداشت. یکی از اقدامات موثر در این زمینه انتخاب آلیاژ مناسب می باشد. زیرا هرچه ماده انتخابی در برابر خوردگی مقاوم تر باشد هزینه های مقابله با این پدیده کاهش می یابد.