Пропиленгликоль: описание, свойства, вред, применение

Пропиленгликоль – это сложное органическое соединение, которое относится к классу двухатомных спиртов. Другое название – пропандиол. Благодаря высокой гигроскопичности и растворимости вещества, его используют во многих сферах: в производстве тормозной жидкости и антифризов, в пищевой промышленности как пищевую добавку, в косметологии и фармацевтике.

Широкое применение пропиленгликоля обусловлено его безопасностью для человека: употребление его внутрь и вдыхание паров не приводит к отравлению.  Важна также высокая реакционная способность спирта, за счёт чего на его основе возможен синтез других значимых соединений.

Что такое пропиленгликоль, формула

Пропиленгликоль – это спирт, имеющий две гидроксильные группы. Его химическая формула:

С₃H₈O₂

Имеет два оптических изомера, в которых гидроксильная группа крепится к разным участкам углеродного скелета. 1,2-пропиленгликоль и 1,3-пропиленгликоль отличаются структурно, а также реакционной способностью. Промышленным путём получают их смесь.

Пропиленгликоль – это бесцветная жидкость со слабым нейтральным запахом, характерным для гликолей. Плотность выше, чем у этанола, но меньше глицерина, вязкость высокая, увеличивается при понижении температуры. Чистое вещество обладает сладковатым вкусом. Хорошо растворяется в воде и полярных органических растворителях: спиртах, сложных эфирах, альдегидах, кислотах, азотсодержащих соединениях (диэтилентриамин) и кислотах.

Пропиленгликоль обладает высокой гигроскопичностью, подвержен влиянию света, поэтому при транспортировке должен обязательно хорошо упаковываться во влагонепроницаемую тёмную металлическую или пластиковую тару. Различают технический, косметический и пищевой пропандиол. Выпускают как отдельные изомеры, так и их смеси.

 Химический состав, пищевая ценность, калорийность

Пропиленгликоль зарегистрирован в качестве пищевой добавки и имеет номер Е1520. Пищевой ценности он не имеет, в желудке под воздействием ферментов частично расщепляется до молочной и пировиноградной кислот, энергия высвобождается в виде тепла.

Химический состав пропиленгликоля:

Компонент	Содержание
Монопропиленгликоль	99,7%
1-пропанол	0,1%
Моноэтиленгликоль	0,1%
Диэтиленгликоль	0,1%
Вода	0,1%
Сульфатные шлаки	70 мг/кг
Соли соляной кислоты	1 мг/кг
Соли серной кислоты	60 мг/кг
Тяжёлые металлы	5 мг/кг
Свинец	0,3 мг/кг
Мышьяк	2 мг/кг
Железо	1 мг/кг

Как правило, Е1520 тщательно очищается, и готовый продукт поступает в продажу полностью безопасным, не вызывает отравления и аллергии. Поэтому пропиленгликоль добавляют во многие продукты питания и в косметические средства.

Получение и производство

Пропиленгликоль является синтетическим соединением, которое синтезируют в лабораторных условиях или извлекают из нефтепродуктов. Для этого подходит ненасыщенный углеводород из группы алкенов  – пропилен. Он является типичным компонентом нефтяного сырья, газов нефтепереработки.  Пропилен подвергают окислению кислородом, полученную окись используют в дальнейшей обработке. Производство включает ряд последовательных стадий, задействующих сложное оборудование:

1. В автоклаве проводят реакцию присоединения воды к молекулам водного раствора окиси пропилена при высоком давлении (1,6 Мпа) и температуре 160-200 °С в течение 30 минут.
2. Полученный раствор поступает в выпарный аппарат, где разделяется на фракции.
3. Жидкость, протекающая по двум-трём корпусам устройства, разделяется на тяжёлые гликоли, изомеры пропиленгликоля.
4. Раствор на выходе на 85,5% состоит из пропандиола и на 14,4% из его изомеров.

Выпуск Е1520 посредством лабораторного синтеза невыгоден, для масштабного применения не подходит. Это связано с тем, что получение связано с использованием большого количества дорогостоящих и нередко токсичных катализаторов. Например, из пропилена получают пропиленгликоль с помощью следующих дуг за другом окислений:

• пропилена осмием (валентность 8);
• осмия (валентность 6) железистосинеродистым калием;
• ферроцианида калия.

Практический выход продукта составляет 99% от теоретического, но на утилизацию опасного осмия уходит много ресурсов. Концентрация пропиленгликоля в растворе остаётся низкой. Это касается и других лабораторных способов, среди них получение Е1520 гидрированием молочной кислоты, из ксилата и древесных остатков.

Большую популярность набирает более экологичное производство пропандиола из лактата аммония. Стоимость выпуска снижается за счёт отбрасывания необходимости покупать дорогостоящее нефтяное сырьё. Схема производства био-пропиленгликоля:

1. Для получения вещества подготавливают бактерий, способных продуцировать соли молочной кислоты путём брожения глюкозы.
2. Лактат аммония подвергают реакции этерификации с бутанолом (взаимодействия спирта и кислоты с формированием сложного эфира).
3. Полученный раствор охлаждают, отфильтровывают осадок.
4. В условиях вакуума твёрдую смесь фракционируют, отделяя бутиллактат.
5. Бутиллактат гидрируют с участием катализатора, адаптированного для данного оборудования (оксид меди на силикагеле).
6. В результате образуется пропиленгликоль (95%) и побочный продукт – бутанол, который применяют в новом цикле.
7. Пропандиол дополнительно очищается вакуумной ретификацией.

Воздействие на организм

Пищевой пропиленгликоль считается абсолютно безопасным. Е1520 одобрена всеми странами мира как качественная пищевая добавка, не вызывающая аллергии и не влияющая на вкус продукта. Негативный эффект вещество может оказывать при внутривенном введении и в составе жидкостей для электронных сигарет.

Вред для организма

Употребление внутрь и попадание на кожу

Е1520 может нанести ущерб человеку с индивидуальной непереносимостью соединения. Возможны аллергические реакции, рвота, расстройства ЖКТ, нарушения кислотно-щелочного баланса.

В остальных случаях отрицательное воздействие практически невозможно, поскольку при пероральном употреблении пропиленгликоль нетоксичен. Побочные эффекты проявляются при превышении допустимой дозы приёма, что практически невозможно, т.к. в продуктах питания установлено предельное значение концентрации – не более 25 мг на 1кг массы тела.

При контакте с кожей жидкий пропиленгликоль в чистом виде у людей, склонных к аллергиям, может вызывать местную реакцию: покраснение, лёгкий зуд. При попадании в глаза, как правило, воздействие ограничивается  небольшим раздражением, конъюнктивиты и отёки возникают крайне редко.

Вдыхание

Пропиленгликоль быстро становится летучим и попадает в лёгкие вместе с другими продуктами курения при применении электронных сигарет. Пропиленгликоль усиливает насыщение капилляров альвеол никотином, усугубляя вредный эффект от этого алкалоида. Этим негативное воздействие не ограничивается, он также вызывает:

• раздражение дыхательных путей;
• ухудшение обоняния;
• отёчность слизистой носовой полости и заложенность;
• увеличение риска респираторных заболеваний;
• аллергию.

При разложении пропиленгликоля в электронной сигарете образуются токсины, обладающие канцерогенными свойствами. Это может повлечь за собой возникновение злокачественных новообразований полости рта, гортани.

Париетальное введение

Пропандиол входит в состав многих лекарств для внутривенного и внутримышечного введения. Его концентрация в таких препаратах может достигать 40-60%. При неумеренном дозировании лекарственного средства, индивидуальной непереносимости или несовместимости появляются симптомы отравления. Основное последствие – ацидоз, провоцируемый молочной кислотой, которая высвобождается при ферментативном расщеплении пропиленгликоля.

Другие эффекты:

1. Разрушение эритроцитов, гемолиз.
2. Сердечные нарушения: аритмия, тахикардия, асистолия.
3. Стойкое и длительное ослабление слуха.
4. Угнетение центральной нервной системы.
5. Ступор, параличи и судороги.
6. Снижение содержания глюкозы до критического уровня – гипогликемия.
7. Угнетение дыхательных движений.

Перед применениями средств, содержащих пропиленгликоль, нужно определить, нет ли лекарственной непереносимости. Не стоит заниматься самолечением и пытаться подобрать правильную дозировку, т.к. это может быть очень опасно. Необходимо обратиться к врачу, чтобы он помог составить схему терапии, принимая во внимание возможное негативное влияние пропандиола.

Полезные свойства

Е1520 успешно применяется в пищевой промышленности. Её ценят за высокую гигроскопичность и способность смешиваться с различными растворителями, удерживать влагу, сохраняя вкусовые и товарные качества продукта. Здоровью человека добавка не приносит ни существенного вреда, ни пользы. Пропиленгликоль необходим во многих отраслях как качественный и безопасный растворитель, не имеющий яркого вкуса и запаха и не оказывающий системного влияния на организм.

Применение пропиленгликоля

Пропиленгликоль – это необходимое вещество в косметологии, фармацевтике, это очень важная пищевая добавка, сочетающая свойства эмульгатора, консерванта и стабилизатора. Соединение активно применяется при производстве жидкостей, не замерзающих при низких температурах. Спирт входит в состав наполнителя для электронных сигарет.

Применение пропиленгликоля в пищевой промышленности

Добавка Е1520 относится к консервантам и влагоудерживающим агентам, имеющим синтетическое происхождение.  Она добавляется в продукты для продления срока годности, а также для предотвращения собирания на поверхности конденсата, размягчения изделия. За счёт впитывания и удерживания влаги, пропиленгликоль улучшает суспензионные свойства кремов и соусов, способствует смешиванию ингредиентов и формированию однородного приятного вкуса.

Пропиленгликоль интегрирует качества продуктов, позволяя более полно их прочувствовать и понять, поэтому может добавляться как усилитель вкуса, вещество в этом случае сглаживает резкие вкусовые ощущения. Смягчающее действие связано с тем, что соединение, удерживая воду, не даёт черстветь хлебобулочных изделиям и различной кондитерской промышленности, надолго сохраняя пышность и мягкость.

Добавка обеспечивает создание устойчивой эмульсии из не смешивающихся жидкостей, содержащих жирные растительные или животные масла. В мороженом благодаря пропиленгликолю не формируются острый безвкусные кристаллики льда, т.к. он хорошо смешивается с молоком и не позволяет ему расслаиваться.

Нередко его добавляют и в любые другие продукты, которые подвергаются замораживанию при низких отрицательных температурах. Это делается для того, чтобы изделие лучше перенесло цикл заморозки и разморозки, из-за этого обычно структура мясных продуктов, фруктов и овощей ухудшается: они теряют упругость, становятся более водянистыми. Пропандиол нивелирует это последствие, поэтому такая продукция сохраняют товарный вид и хороший вкус.

Пропиленгликоль можно встретить в составе:

• кондитерских изделий, в которых содержание сахара не менее 20% (конфеты, халва, ирис);
• рыбной, мясной, овощной и фруктовой заморозки;
• мороженого и других холодных десертов;
• газированных безалкогольных напитков, энергетиков, слабого алкоголя (менее 8%), виски;
• пищевых ароматизаторов;
• творога;
• йогуртов;
• жевательной резинки;
• бисквитных рулетов.

Для Е1520 установлены строгие требования по добавлению её в продукты питания. Так, в творог разрешается вносить не более 5 г на 1 кг пищевой добавки. В выпечке и кондитерской продукции допускается концентрация пропандиола 3 г/1 кг.

За счёт умеренной антибактериальной и фунгицидной активности пропиленгликоль задерживает рост плесневых грибков и ингибирует размножение в пище патогенных микроорганизмов. Эти свойства характеризуют вещество как консервант, благодаря которому безопасно продлевается срок годности товаров.

Применение пропиленгликоля в медицине

В фармацевтической промышленности большое значение имеет способность пропандиола смешиваться со многими органическими и неорганическими растворителями, а также с водой. Он используется как основа для внутривенного и внутримышечного введения лекарственных препаратов. В частности, он есть в составе поливитаминных комплексов, раствора нитроглицерина, диазепама.

Пропиленгликоль выполняет несколько важных функций:

1. Вещество обеспечивает полное растворение и смешивание действующего компонента с основой, что очень важно, потому что во многих медикаментах в составе встречаются несмешиваемые ингредиенты.
2. Благодаря совместимости с билипидными мембранами клеток он способен проникать внутрь и адресно доставлять лекарство, что очень удобно, поскольку увеличивается контакт с активным соединением, и выздоровление идёт быстрее.
3. Пропандиол может переносить как гидрофобные, так и гидрофильные молекулы.

Данный спирт обладает антибактериальными свойствами. Он способен повреждать клетки патогенов, проявляет бактерицидное и бактериостатическое действие. Раствор, содержащий пропиленгликоль, используют на крупных предприятиях для быстрой дезинфекции воздуха и поверхностей. Для человека вдыхание дисперсных капель этого вещества безопасно.

Пропандиол входит в состав кишечнорастворимых капсул. Его добавляют для стабилизации оболочки. Внутри лекарственной формы могут находиться живые бактерии, их среда обитания – толстый кишечник, в желудке они перевариваются и не оказывают терапевтического эффекта. В капсуле также может быть вещество, для переваривания и всасывания которого оно должно попасть сначала в тонкий кишечник. Поэтому пропиленгликоль – незаменимый компонент капсульньных препаратов, от него напрямую зависит усвояемость средства и прогресс лечения.

Для стабилизации и улучшения суспензионной устойчивости пропандиол вводят в состав растворов, заменяющих плазму крови. Кроме того, его включают в кремы и мази, назначаемые для заживления ран и ожогов. Производные спирта (сложные эфиры с фенольной кислотой) обладают собственной фармакологической активностью и оказывают противовоспалительное, жаропонижающее и противолихорадочное воздействие.

Применение пропиленгликоля в косметологии

Пропиленгликоль в связи с сильными влагоудерживающими способностями нашёл применение в косметике. Его используют как основу для мазей, кремов и масок. Соединение позволяет смешивать различные натуральные масла, пигменты, коллаген. За счёт этого средства по уходу за кожей и волосами получаются полноценные, хорошо смываются и одновременно проявляют весь спектр своего действия.

Пропандиол входит в состав:

• шампуней, бальзамов и кондиционеров;
• гелей для душа;
• увлажняющих кремов;
• омолаживающих лицевых масок;
• туалетного мыла;
• принадлежностей для бритья (кремы, пены);
• дезодорантов;
• губной помады;
• зубной пасты.

Е1520 поддерживает структуру косметических средств, не позволяет им высыхать. В гигиенической продукции, предназначенной для лечения акне и снятия воспаления, антибактериальное действие позволяет быстрее справиться с проблемой. Пропандиол нейтрализует бактерий, которые провоцируют образование угревой сыпи.

Соединение усиливает влияние активных компонентов в составе, поскольку проникает в глубокие слои кожи, доставляя туда их молекулы. Поэтому в продукции, содержащей гиалоурановую кислоту и коллаген, которым нужно попасть в дерму, пропандиол значительно увеличивает эффективность ухода.

Влияние пропиленгликоля в составе косметики на кожный покров исключительно положительное:

1. Он разглаживает морщины, подтягивает кожу, устраняет все признаки старения.
2. Отбеливает лицо, увлажняет эпидермис.
3. Стимулирует кровообращение в глубоких слоях дермы.
4. Формирует на поверхности кожи защитную плёнку, захватывая влагу из окружающей среды, не позволяет ей испаряться.
5. Восстанавливает естественный тургор, нормализует водно-солевой баланс.
6. В шампунях и гелях способствует образованию стойкой густой очищающей пены.

Пропандиол смягчает текстуру кремов, делая её более нежной и гладкой. Из-за минимальной жирности вещества такие косметические средства подходят людям с нормальной и жирной кожей. Добавление данного спирта повышает градус замерзания косметики, в результате чего продлевается срок годности: её можно хранить в холодильнике и не бояться, что она замерзнет, а потом потеряет свои свойства.

Благодаря отсутствию у пропиленгликоля выраженного вкуса, запаха и цвета, он получил большое распространение в косметологии как натуральное и действенное вещество с множеством полезных отличительных черт.

Применение пропиленгликоля в производстве электронных и других сигарет

Пропиленгликоль в электронных сигаретах находится в картридже в смести с никотином. При нагревании жидкости от встроенного аккумулятора образуется пар. При этом большую роль играет парообразующее воздействие пропиленгликоля, именно благодаря ему формируется паровое облако размера, достаточного для проникновения глубоко в лёгкие.

Ещё одна функция спиртовой добавки – интенсификация всасывания никотина в кровь. Из-за неё большее количество молекул токсичного алкалоида попадает в альвеолы и, соответственно, проникает в капилляры. Этим объясняется негативное влияние электронных сигарет на дыхательную систему и быстрое привыкание.

Пропиленгликоль ответственен за вкусовые ощущения при курении. Нередко заправка для картриджа ароматизирована, соединение обеспечивает адекватное восприятие вкуса и запаха табака.

Пропиленгликоль также добавляют в обычные сигареты и в стики для систем нагревания табака (IQOS и другие).

Применение пропиленгликоля в промышленности

При производстве пластмасс пропандиол широко применяют как растворитель, что позволяет производить изделия с различной окраской и неодинаковой степенью прочности. В качестве пластификатора добавляется в состав термопластичных полимерных поливинилхлоридов.

Для регулирования температурного режима в помещениях на предприятиях, нуждающихся в относительно низких температурах, пропиленгликоль используют в качестве хладагента. Это связано с низкой точкой замерзания (-60 °C). Он охлаждает тёплый воздух, понижая температуру в холодильных комнатах. Спирт нетоксичен (в отличие от схожего этиленгликоля) и даже при нарушении целостности установки и попадании на пищу, он не нанесёт существенного вреда, поэтому разрешен к применению на мясокомбинатах и других учреждениях пищевой промышленности.

Изомер пропандиола (монопропиленгликоль) – популярный теплоноситель в кондиционерах. Такие приборы устанавливают дома и в общественных местах, они характеризуются высокой пожарной безопасностью и эффективностью. Водный раствор позволяет создавать в комнате необходимый температурный режим очень широкого диапазона.

Пропиленгликоль входит в состав незамерзающих омывающих средств для автомобилей. Такие антифризы максимально безопасны как для техники, так и для человека. Обладают небольшой текучестью, но выдерживают низкие температуры, предотвращают формирование на стёклах ледяной корочки.

Как хранить пропиленгликоль

Пропиленгликоль необходимо хранить в хорошо вентилируемом помещении в светонепроницаемой металлической, стальной ёмкости вдали от прямых солнечных лучей и источников тепла. Тара должна быть герметично закрыта. Температура хранения не более +25  °C, относительная влажность не выше 75%. Срок годности Е1520 – 2 года с момента изготовления, технический пропиленгликоль допускается хранить от 1 года до 5 лет.

Где купить и сколько стоит пропиленгликоль

Технический пропандиол продаётся крупными фирмами-производителями оптом. Цена варьирует от 83 до 240 рублей за 1 кг. Минимальный объём заказа, как правило, 25-30 кг.

Пищевая добавка Е1520 представлена на рынке небольшими флаконами по 100 мл, в основном импортируемыми из-за границы, их стоимость 90-120 рублей. Купить их можно на специализированных сайтах. Косметический пропиленгликоль продают в интернет-магазинах оптом, 86-90 рублей за 1 кг.

Заключение

Пропиленгликоль – это двухатомный спирт, обладающий влагоудерживающими и антибактериальными свойствами. Он имеет низкую точку замерзания, поэтому используется как теплоноситель и хладагент. Имеет статус пищевой добавки Е1520, действует как эмульгатор, консервант и стабилизатор. Ценится в косметологии и фармацевтике за противовоспалительное воздействие, способность адресно доставлять активные вещества и объединять несмешиваемые компоненты.