Yleinen kysymys, jota ihmiset kysyvät aloittaessaan työskentelyn soijapavun rasvahappojen kanssa, on, kovettuvatko eri asteet eri lämpötiloissa. Vastaus on kyllä-ja syy siihen on itse asiassa melko yksinkertainen. Mieti, mitä tapahtuu, kun laitat ruokaöljyä jääkaappiin: se alkaa paksuuntua, ehkä jopa hieman valkoiseksi. Teolliset soijarasvahapot käyttäytyvät samalla tavalla, vaikka niiden taustalla oleva kemia on hieman tarkempi.
Jokaisella soijapavun rasvahappoerällä on avainnumero, jota kutsutaan jodiarvoksi tai lyhennettynä IV. Voit ajatella sitä eräänlaisena "pehmeysindeksinä". Mitä korkeampi IV, sitä tyydyttymättömämpi rasvahappo on. Molekyylisesti tämä tarkoittaa enemmän kaksoissidoksia ja enemmän "kierteitä" molekyyliketjussa. Mitä matalampi IV, sitä suorempia ne ketjut ovat.
Otetaan esimerkkeinä kolme yleistä arvosanaa: IV120, IV130 ja IV140. Se, jonka numero on pienempi-IV120-, kovettuu helpommin. Se alkaa paksuuntua tai jopa kiinteytyä, kun lämpötila laskee alle noin 28 astetta. IV130 pysyy nesteenä noin 23 asteeseen asti ja IV140 pysyy nesteenä noin 18 asteeseen asti. Joten mitä korkeampi IV, sitä alhaisempi lämpötila kestää sen jähmettymiseen. Toisin sanoen korkea-IV-rasvahappo kestää paremmin jäätymistä.
Tässä on syy, miksi niin tapahtuu. Kuvittele jokainen rasvahappomolekyyli tikkuna. Jotkut tikut ovat suoria; toiset ovat taipuneet. Jos sinulla on nippu suoria keppejä, ne voivat asettua siististi, vierekkäin, kuten muodostelmassa seisovat sotilaat. Kylmän tullessa ne pakkautuvat tiiviisti yhteen ja muodostavat kiinteän rakenteen. Mutta jos tikut ovat taipuneet tai kiertyneet, ne eivät sovi yhteen siististi vaikka kuinka yrittäisivät. Täällä on aina aukko, mutka siellä. Edes kylmässä ne eivät asettu järjestykseen, joten ne pysyvät nestemäisinä.
Nämä taipuneet molekyylit ovat peräisin siitä, mitä kemistit kutsuvat kaksoissidoksiksi-tyydyttymättömien rasvahappojen, kuten öljy-, linoli- ja linoleenihapon, määritteleväksi piirteeksi. Nämä kaksoissidokset luovat ketjuun mutkia, jotka estävät molekyylien pinoamisen kiinteäksi aineeksi. Joten kun sanomme, että rasvahapolla on korkea jodiarvo, me todella sanomme, että sen molekyylit ovat "taipuneita" ja niillä on vaikeuksia asettua yhteen.
Yhdistäkäämme se nyt takaisin todelliseen maailmaan. Jos valmistat teollisuusmateriaaleja, kuten voiteluaineita, pehmittimiä tai ruosteenesto{1}}öljyjä, haluat niiden pysyvän juoksevina kylmässä. Jos öljy sakeutuu liian aikaisin, koneet takertuvat tai pinnoitteet lakkaavat leviämästä kunnolla. Näissä tapauksissa insinöörit valitsevat korkeamman-IV-materiaalin, kuten IV130 tai IV140. Mutta jos tarvitset tuotteen, joka jähmettyy tiukasti-esimerkiksi saippuapohjan, hartsin tai kovan pinnoitteen-haluat alhaisemman-IV-materiaalin, joka kiteytyy helpommin, kuten IV120. Valinta riippuu siitä, mitä tuotteen on tehtävä tietyssä lämpötilassa.
Jodiarvo itsessään on vain mitta siitä, kuinka monen kaksoissidoksen kanssa öljy voi reagoida. Testi sisältää jodin lisäämisen näytteeseen; jodi reagoi kaksoissidosten kanssa. Mitä enemmän jodia rasvahappo imee, sitä enemmän siinä on kaksoissidoksia ja sitä suurempi on sen IV. Siksi voimme sanoa, että IV ei ole vain numero-se on molekyylirakenteen heijastus.
Voimme ymmärtää tämän myös lämpötilan ja molekyyliliikkeen linssin kautta. Kun asiat ovat lämpimiä, molekyylit liikkuvat nopeasti ja pysyvät erillään. Kun ne jäähtyvät, niiden liike hidastuu, ja suorat molekyylit voivat asettua tiiviisti riviin muodostaen kiteitä. Taipuneet molekyylit eivät pysty siihen. Se on samanlaista kuin alkoholin tai sokerin lisääminen veteen,{4}}ne ylimääräiset molekyylit estävät veden jäätymisen jääksi. Rasvahappojen kaksoissidokset toimivat kuin ne "häiriötekijät", jotka estävät kiinteiden aineiden muodostumisen.
Laboratoriossamme vertailimme kerran kolmea näytettä samoissa olosuhteissa. IV120-rasvahappo alkoi muuttua sameaksi noin 25 astetta. IV130 pysyi kirkkaana hieman pidempään, mutta alkoi paksuuntua, kun se putosi muutaman asteen alemmas. IV140 pysyi läpinäkyvänä ja juoksevana jopa 15 asteessa. Vitsailimme, että IV140-näyte oli kuin joku Etelä-Kiinasta, jolla oli vielä lyhyet hihat päässään keskellä talvea{10}}se vain kieltäytyi jäätymästä.
Teollisia soijarasvahappoja ei puristeta suoraan papuista. Ne puhdistetaan ja erotetaan kemiallisilla vaiheilla, kuten hydrolyysillä, tislauksella ja fraktioinnilla. Nämä prosessit jakavat luonnollisen soijaöljyn eri rasvahappokomponenteiksi, ja säätämällä lämpötilaa, tyhjiötä ja erotusolosuhteita valmistajat voivat kohdistaa tiettyihin IV-alueisiin. Esimerkiksi IV130-rasvahapon valmistus vaatii hienosäätöä, jotta saadaan juuri oikea sekoitus tyydyttymättömiä ja tyydyttyneitä molekyylejä.
Muutama vuosi sitten meillä oli asiakas, joka valitti, että hänen voiteluaine oli paakkuuntunut varastoon. Testauksen jälkeen havaitsimme, että niiden materiaalin IV oli 122. Heidän aiemmissa erissä IV oli 135. Tuo 13 pisteen ero saattaa kuulostaa pieneltä, mutta käytännössä se tarkoitti, että öljy alkoi jähmettyä talvella. Rummun pohjalle muodostui valkoisia kiteitä, joiden päällä kelluu nestemäistä öljyä. Kun ne vaihdettiin takaisin IV135:een, ongelma hävisi kokonaan. Näin herkkiä nämä materiaalit voivat olla molekyylirakenteelle.
Pohjimmiltaan rasvahapon kovettuminen riippuu siitä, kuinka sen molekyylit on rakennettu ja kuinka siististi ne voivat pakata yhteen. Suorat ketjut pakkautuvat helposti ja jäätyvät aikaisin; taipuneet ketjut vastustavat kohdistusta ja pysyvät nesteinä. Se on yksinkertainen tarina rakenteesta, lämpötilasta ja liikkeestä.
Joten kun seuraavan kerran näet IV120:n, IV130:n tai IV140:n teknisissä tiedoissa, muista, että ne eivät ole vain numeroita. Ne ovat eräänlainen lyhenne öljyn "persoonallisuudelle". Alemman-IV-materiaalit ovat suoria ja siistejä,-ne haluavat kovettua. Korkeammat-IV ovat taipuisia ja joustavia-ne pysyvät mieluiten nestemäisinä. Teollisuuskemian maailmassa tuo pieni ero jodin arvossa voi päättää kokonaisen tuotelinjan kohtalon.
