Глицерин: свойства, назначение и применение¶

Глицерин (пропан-1,2,3-триол, C₃H₈O₃) — простейший трёхатомный спирт, бесцветная вязкая жидкость сладковатого вкуса, не имеющая запаха. Хорошо растворяется в воде и этаноле, гигроскопичен, то есть активно поглощает влагу из воздуха. Благодаря сочетанию нетоксичности, способности удерживать воду и низкой летучести глицерин получил широкое применение в фармацевтике, пищевой промышленности, косметике, химическом синтезе и ряде технических отраслей.

¶Физические и химические свойства

Молекулярная масса глицерина — 92,09 г/моль. Температура кипения при нормальном давлении составляет около 290 °C, температура плавления — около 18 °C, плотность — примерно 1,26 г/см³. Вещество смешивается с водой в любых пропорциях, при этом выделяется тепло. С этанолом и метанолом образует однородные растворы, но плохо растворимо в углеводородах и жирах.

Химически глицерин ведёт себя как типичный многоатомный спирт: вступает в реакции этерификации с кислотами, образует сложные эфиры (глицериды), взаимодействует с альдегидами и кетонами с получением ацеталей и кеталей. При дегидратации даёт акролеин, при нитровании — нитроглицерин. Наличие трёх гидроксильных групп объясняет его высокую гигроскопичность и способность образовывать водородные связи.

¶Назначение и функции

Ключевое назначение глицерина определяется тремя его свойствами:

• влагосвязывающая способность — удерживает воду, предотвращает высыхание материалов и тканей;
• растворитель — растворяет многие вещества, нерастворимые в воде;
• нетоксичность и совместимость с живыми тканями — допускает контакт с кожей, слизистыми и приём внутрь в умеренных дозах.

Эти свойства делают глицерин универсальным компонентом, а не узкоспециальным реагентом.

¶Применение в фармацевтике и медицине

В медицине глицерин используют как слабительное средство (в виде суппозиториев и растворов), как основу для мазей и гелей, а также как средство для смягчения кожи и слизистых. Растворы глицерина применяют для снижения внутриглазного давления при глаукоме, для обработки ран и в составе отхаркивающих препаратов.

Нитроглицерин — сложный эфир глицерина и азотной кислоты — используется как сосудорасширяющее средство при стенокардии. В малых дозах он расширяет коронарные сосуды, улучшая кровоснабжение миокарда. Именно с нитроглицерином связана одна из первых страниц истории органического синтеза взрывчатых веществ.

Глицерин входит в состав многих лекарственных форм как растворитель и стабилизатор, поскольку продлевает срок хранения препаратов и предотвращает их пересыхание.

¶Пищевая промышленность

В пищевой отрасли глицерин зарегистрирован как добавка E422. Его применяют как влагоудерживающий агент, растворитель и загуститель. Он входит в состав кондитерских изделий, мягких напитков, жевательной резинки, сухофруктов и некоторых видов выпечки. Добавка препятствует кристаллизации сахара, сохраняет мягкость продуктов и продлевает их свежесть.

Пищевой глицерин получают очисткой технического продукта до высокой степени чистоты, поскольку примеси недопустимы в продуктах питания.

¶Косметика и бытовая химия

В косметологии глицерин — один из самых распространённых увлажнителей. Он входит в состав кремов, лосьонов, масок, зубных паст, средств для ухода за волосами. Механизм действия основан на том, что глицерин притягивает влагу из воздуха и удерживает её в верхних слоях кожи. При высокой сухости воздуха в помещении эффект может быть обратным — вещество начинает «тянуть» воду из кожи, поэтому в рецептурах его сочетают с другими увлажнителями и окклюзионными компонентами.

В бытовой химии глицерин добавляют в жидкие мыла, средства для мытья посуды и стирки, а также в составы для ухода за кожей рук. Он снижает раздражающее действие поверхностно-активных веществ.

¶Технические и промышленные области

Технический глицерин применяется:

• в производстве нитроглицерина и взрывчатых веществ;
• как компонент антифризов и охлаждающих жидкостей;
• в текстильной и кожевенной промышленности для обработки волокон и кож;
• в бумажной промышленности как пластификатор;
• в производстве смол, лаков и красок;
• в табачной промышленности для увлажнения табака;
• как теплоноситель и смазочный материал в отдельных узлах.

Глицерин также используют в лабораторной практике — например, в качестве среды для хранения биологических препаратов и в микроскопии.

¶Получение

Исторически глицерин получали как побочный продукт омыления жиров при производстве мыла. Жиры и масла — это сложные эфиры глицерина и жирных кислот; при щелочном гидролизе образуются мыло и глицерин. Этот метод сохраняет значение и сегодня.

Современные промышленные способы включают:

• гидролиз жиров и масел — основной источник натурального глицерина;
• синтез из пропилена — через аллилхлорид или акролеин;
• микробиологический синтез — с использованием дрожжей и бактерий, например при производстве этанола.

Синтетический глицерин по свойствам не отличается от натурального, но может содержать следы катализаторов.

¶Безопасность и регулирование

Глицерин относится к веществам низкой токсичности. При приёме внутрь в больших количествах возможны слабительный эффект, головная боль и повышение осмотического давления крови. Вдыхание паров маловероятно из-за низкой летучести. При попадании в глаза вызывает раздражение.

В пищевой и фармацевтической продукции допускается только очищенный глицерин, соответствующий требованиям фармакопей и санитарных норм. Технические сорта для внутреннего применения непригодны.

¶Мировой рынок

Глицерин — крупнотоннажный продукт. Мировое производство оценивается в миллионы тонн в год, значительная часть приходится на побочный продукт производства биодизеля: при переэтерификации растительных масел образуется примерно 10 % глицерина от массы сырья. Рост выпуска биодизеля привёл к периодическому перепроизводству глицерина и снижению цен, что стимулировало поиск новых направлений его использования — от кормовых добавок до сырья для биопластиков.

Основные производители и переработчики сосредоточены в Европе, Азии и Северной Америке. Крупнейшие потребители — фармацевтика, косметика и пищевая промышленность.