Častou otázkou, kterou si lidé kladou, když poprvé začínají pracovat s mastnými kyselinami ze sójových bobů, je, zda různé druhy tvrdnou při různých teplotách. Odpověď zní ano-a důvod je ve skutečnosti velmi jednoduchý. Zamyslete se nad tím, co se stane, když dáte do lednice kuchyňský olej: začne houstnout, možná i trochu zbělá. Průmyslové sójové mastné kyseliny se chovají podobně, i když chemie za tím je o něco přesnější.
Každá šarže sójových mastných kyselin má klíčové číslo nazývané jodové číslo nebo zkráceně IV. Můžete si to představit jako jakýsi „index měkkosti“. Čím vyšší je IV, tím více je mastná kyselina nenasycená. Z molekulárního hlediska to znamená více dvojných vazeb a více „zkroucení“ v molekulárním řetězci. Čím nižší je IV, tím rovnější jsou tyto řetězy.
Vezměme si jako příklady tři běžné stupně: IV120, IV130 a IV140. Ten s nižším číslem-IV120-snáze tvrdne. Při poklesu teploty pod cca 28 stupňů začne houstnout nebo dokonce tuhnout. IV130 zůstává kapalný do přibližně 23 stupňů a IV140 zůstává tekutý do zhruba 18 stupňů. Takže čím vyšší je IV, tím nižší je teplota potřebná k jeho ztuhnutí. Jinými slovy, mastná kyselina s vysokým IV je odolnější vůči mrazu.
Zde je důvod, proč se to děje. Představte si každou molekulu mastné kyseliny jako tyčinku. Některé hole jsou rovné; ostatní jsou ohnuté. Pokud máte spoustu rovných tyčí, mohou se úhledně seřadit vedle sebe, jako vojáci stojící ve formaci. Když se ochladí, pevně se sbalí a vytvoří pevnou strukturu. Ale pokud jsou hůlky ohnuté nebo zkroucené, nemohou do sebe úhledně zapadnout bez ohledu na to, jak moc se snaží. Tady je vždycky mezera, tam zatáčka. Ani v mrazu se nemohou usadit do uspořádaného vzoru, takže zůstávají tekuté.
Tyto ohnuté molekuly pocházejí z toho, co chemici nazývají dvojné vazby-určujícím znakem nenasycených mastných kyselin, jako je kyselina olejová, linolová a linolenová. Tyto dvojné vazby vytvářejí v řetězci zlomy, které brání molekulám, aby se naskládaly do pevné látky. Takže když říkáme, že mastná kyselina má vysokou jodovou hodnotu, ve skutečnosti tím říkáme, že její molekuly jsou „ohnuté“ a mají problémy se seřazením.
Nyní to propojme zpět s reálným světem. Pokud vyrábíte průmyslové materiály, jako jsou maziva, změkčovadla nebo -preventivní oleje, chcete, aby v chladu zůstaly tekuté. Pokud olej zhoustne příliš brzy, stroje se zadírají nebo se nátěry přestanou správně šířit. V těchto případech si inženýři vyberou materiál s vyšším-IV, jako je IV130 nebo IV140. Pokud však potřebujete produkt, který pevně tuhne,-řekněme mýdlový základ, pryskyřici nebo tvrdý povlak-budete chtít materiál s nižším-IV, který může snadněji krystalizovat, jako je IV120. Volba závisí na tom, co má produkt při dané teplotě dělat.
Samotné jódové číslo je pouze měřítkem toho, s kolika dvojnými vazbami může olej reagovat. Test zahrnuje přidání jódu do vzorku; jód reaguje s dvojnými vazbami. Čím více jódu mastná kyselina absorbuje, tím více má dvojných vazeb a tím vyšší je její IV. Proto můžeme říci, že IV není jen číslo,-je to odraz molekulární struktury.
Můžeme to také pochopit optikou teploty a molekulárního pohybu. Když jsou věci teplé, molekuly se pohybují rychle a zůstávají od sebe. Jak se ochlazují, jejich pohyb se zpomaluje a přímé molekuly se mohou těsně seřadit a vytvořit krystaly. Ohnuté molekuly to nedokážou. Je to podobné, jako když do vody přidáte alkohol nebo cukr,-tyto molekuly navíc brání zmrznutí vody na led. Dvojné vazby v mastných kyselinách se chovají jako ty „narušovače“ a zabraňují tvorbě pevných látek.
V naší laboratoři jsme jednou porovnávali tři vzorky za stejných podmínek. Mastná kyselina IV120 se začala zakalovat kolem 25 stupňů. IV130 zůstala čistá o něco déle, ale začala houstnout, když klesla o několik stupňů níže. IV140 zůstal průhledný a tekutý i při 15 stupních. Vtipkovali jsme, že vzorek IV140 byl jako někdo z jižní Číny, který měl uprostřed zimy stále krátké rukávy{10}}jen odmítal zmrznout.
Průmyslové sójové mastné kyseliny nejsou lisovány přímo z bobů. Jsou rafinovány a separovány chemickými kroky, jako je hydrolýza, destilace a frakcionace. Tyto procesy štěpí přírodní sójový olej na jeho různé složky mastných kyselin a úpravou teploty, vakua a podmínek separace se mohou výrobci zaměřit na konkrétní rozmezí IV. Například výroba mastné kyseliny IV130 vyžaduje jemné-ladění, abyste získali správnou směs nenasycených a nasycených molekul.
Před pár lety jsme měli zákazníka, který si stěžoval, že se mu při skladování shlukuje mazivo. Po testování jsme zjistili, že jejich materiál má IV 122. Jejich předchozí šarže měly IV 135. Ten 13bodový rozdíl může znít málo, ale v praktickém použití to znamenalo, že olej začal v zimě tuhnout. Na dně bubnu se vytvořily bílé krystaly s vrstvou tekutého oleje navrchu. Jakmile přešli zpět na IV135, problém úplně zmizel. To je to, jak citlivé mohou být tyto materiály na molekulární strukturu.
V jádru toho, zda mastná kyselina ztuhne, závisí na tom, jak jsou její molekuly postaveny a jak úhledně se dokážou sbalit. Rovné řetězy se snadno sbalí a brzy zamrznou; ohnuté řetězy odolávají vyrovnání a zůstávají tekuté. Je to jednoduchý příběh o struktuře, teplotě a pohybu.
Takže až příště uvidíte IV120, IV130 nebo IV140 na listu specifikací, pamatujte, že to nejsou jen čísla. Jsou jakousi zkratkou pro „osobnost“ oleje. Spodní-materiály IV jsou rovné a uspořádané-rády tvrdnou. Ty s vyšším-IV jsou ohnuté a pružné-upřednostňují, aby zůstaly tekuté. Ve světě průmyslové chemie může tento malý rozdíl v jodovém čísle rozhodnout o osudu celé produktové řady.
