Οι θερμοκρασίες εξάτμισης, καύσης και αποικοδόμησης των τερπενίων παρουσιάζονται συχνά στο διαδίκτυο ως ένας απλός κατάλογος αριθμών. Στην πραγματικότητα, η θερμική συμπεριφορά των τερπενίων είναι πιο περίπλοκη. Ένα τερπένιο μπορεί να εξατμιστεί σε θερμοκρασία πολύ χαμηλότερη από το σημείο βρασμού του, ο βρασμός δεν σημαίνει απαραίτητα αποσύνθεση, και δεν υπάρχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία στην οποία κάθε τερπένιο “καίγεται” ξαφνικά.
Αυτό έχει σημασία επειδή τα τερπένια είναι εξαιρετικά πτητικές φυτικές ενώσεις. Η θερμότητα μπορεί να επηρεάσει όχι μόνο την ταχύτητα με την οποία απομακρύνονται από ένα υγρό ή φυτικό υλικό, αλλά και τη σχετική σύνθεση ενός προφίλ τερπενίων. Μια επαρκής θερμική καταπόνηση μπορεί τελικά να προκαλέσει χημική μετατροπή, οξείδωση, ισομερισμό ή αποσύνθεση σε νέες ενώσεις.
Η κατανόηση αυτών των διακρίσεων είναι σημαντική για την αποθήκευση, τις εργαστηριακές εργασίες, την εκχύλιση, την ανάμειξη και κάθε διαδικασία παραγωγής κατά την οποία υλικά που περιέχουν τερπένια έρχονται σε επαφή με θερμότητα.
Ο παρών οδηγός εξηγεί τις θερμοκρασίες εξάτμισης των τερπενίων, τα κανονικά σημεία βρασμού, τη θερμική αποικοδόμηση, τι εννοούν οι άνθρωποι όταν αναφέρονται στο “σημείο καύσης” ενός τερπενίου, καθώς και γιατί οι δημοσιευμένοι πίνακες σημείων βρασμού δεν πρέπει να θεωρούνται ως οδηγίες χρήσης για ένα τελικό σκεύασμα.
Τα τερπένια δεν χρειάζεται να φτάσουν στο σημείο βρασμού τους για να εξατμιστούν. Πολλά μεταβαίνουν σταδιακά σε αέρια κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου, γι’ αυτό και τα υλικά που περιέχουν τερπένια αναδύουν άρωμα χωρίς να θερμανθούν. Τα κοινά μονοτερπένια έχουν κανονικά σημεία βρασμού περίπου μεταξύ 155 °C και 200 °C, ενώ ορισμένα βαρύτερα σεσκιτερπένια βράζουν σε σημαντικά υψηλότερες θερμοκρασίες. Δεν υπάρχει καθολική θερμοκρασία καύσης ή αποικοδόμησης των τερπενίων. Η χημική αποικοδόμηση εξαρτάται από το εκάστοτε μόριο και τις συνθήκες υπό τις οποίες θερμαίνεται.
Μια σημαντική πηγή σύγχυσης όσον αφορά τις θερμοκρασίες των τερπενίων είναι η τάση να χρησιμοποιούνται οι όροι «εξάτμιση», «βρασμός», «καύση» και «αποικοδόμηση» σαν να σημαίνουν το ίδιο πράγμα.
Δεν το κάνουν.
Οι βασικοί θερμικοί όροι που χρησιμοποιούνται κατά τη συζήτηση για τα τερπένια.
| Όρος | Τι σημαίνει αυτό | Γιατί αυτό έχει σημασία για τα τερπένια |
|---|---|---|
| Εξάτμιση | Τα μόρια απομακρύνονται από την επιφάνεια του υγρού και εισέρχονται στην αέρια φάση. | Συμβαίνει κάτω από το σημείο βρασμού και εξηγεί γιατί τα τερπένια είναι αισθητά στην όσφρηση σε θερμοκρασία δωματίου. |
| Βράσιμο | Ατμός πίεση ισούται με την πίεση του περιβάλλοντος σε όλο το υγρό. | Παρέχει το χαρακτηριστικό σημείο βρασμού μιας καθαρής ένωσης σε συγκεκριμένη πίεση. |
| Οξείδωση | Μια χημική αντίδραση στην οποία συμμετέχει το οξυγόνο μεταβάλλει το αρχικό μόριο. | Μπορεί να εμφανιστεί τόσο κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης όσο και κατά τη διάρκεια της θέρμανσης και ενδέχεται να επηρεάσει το άρωμα και τη σταθερότητα. |
| Θερμική αποικοδόμηση | Η θερμότητα προκαλεί χημικές αντιδράσεις που μετατρέπουν την αρχική ένωση σε άλλες ουσίες. | Δεν παρατηρείται σε μια ενιαία θερμοκρασία για όλα τα μόρια τερπενίου ή υπό όλες τις συνθήκες. |
| Πυρόλυση | Θερμική αποσύνθεση που προκαλείται από έντονη θέρμανση, συχνά σε συνθήκες περιορισμένου οξυγόνου. | Μπορεί να δημιουργήσει μικρότερα προϊόντα αποσύνθεσης που δεν υπήρχαν στο αρχικό τερπένιο. |
| Καύση | Ταχεία οξείδωση που συνοδεύεται από καύση. | Απαιτεί συνθήκες πολύ διαφορετικές από την απλή επίτευξη του σημείου βρασμού μιας ένωσης. |
Δεν υπάρχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία εξάτμισης για κάθε τερπένιο.
Η εξάτμιση λαμβάνει χώρα όποτε τα μόρια στην επιφάνεια ενός υγρού διαθέτουν επαρκή ενέργεια για να διαφύγουν στην περιβάλλον αέρια φάση. Αυτό μπορεί να συμβεί σε θερμοκρασίες πολύ χαμηλότερες από το σημείο βρασμού.
Γι’ αυτό, όταν ανοίγουμε ένα μπουκάλι με τερπένια σε θερμοκρασία δωματίου, απελευθερώνεται αμέσως ένα έντονο άρωμα. Η θερμοκρασία του μπουκαλιού δεν πλησιάζει καθόλου τους 150 °C ή τους 200 °C, όμως τα πτητικά μόρια έχουν ήδη αρχίσει να διαχέονται στον αέρα.
Η θερμοκρασία επηρεάζει τον ρυθμό εξάτμισης, αντί να ενεργοποιεί την εξάτμιση σε μια συγκεκριμένη τιμή.
Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η τάση ατμών γενικά αυξάνεται και τα πτητικά μόρια τείνουν να διαφεύγουν πιο εύκολα. Η ψύξη επιβραδύνει αυτή τη διαδικασία, ενώ η αεροστεγής αποθήκευση περιορίζει την ποσότητα που μπορεί απλώς να διαφύγει στο περιβάλλον.
Για αναλυτικότερες οδηγίες σχετικά με τη διατήρηση των προφίλ κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης, ανατρέξτε στο άρθρο μας με θέμα Πώς να αποθηκεύετε και να συντηρείτε τα τερπένια.
Τα σημεία βρασμού είναι πολύ πιο εύκολο να οριστούν από τις θερμοκρασίες εξάτμισης, καθώς αναφέρονται σε μια συγκεκριμένη φυσική μετάβαση υπό καθορισμένη πίεση.
Οι παρακάτω τιμές είναι κατά προσέγγιση τα κανονικά σημεία βρασμού των καθαρών ενώσεων σε ατμοσφαιρική πίεση ή σε πίεση κοντά σε αυτήν. Οι δημοσιευμένες τιμές ενδέχεται να διαφέρουν ελαφρώς ανάλογα με την καθαρότητα, τη στερεοχημεία και την πειραματική μέθοδο.
Κατά προσέγγιση κανονικά σημεία βρασμού διαφόρων κοινών τερπενικών ενώσεων.
| Τερπένια | Περίπου σημείο βρασμού | Ένωση Κοινών Αρωμάτων | Ταξινόμηση |
|---|---|---|---|
| Άλφα-πινένιο | Περίπου 157 °C | Πεύκο, ρητινώδες, φρέσκο | Μονοτερπένιο |
| Βήτα-μυρκένιο | Περίπου 167 °C | Γήινο, βοτανικό, μοσχοβολιστό | Μονοτερπένιο |
| Λεμονένιο | Περίπου 176 °C έως 178 °C | Εσπεριδοειδή, λεμόνι, πορτοκάλι | Μονοτερπένιο |
| Τερπινολένιο | Περίπου 183 °C έως 187 °C | Φρέσκο, βοτανικό, λουλουδάτο, εσπεριδοειδές | Μονοτερπένιο |
| Λιναλοόλη | Περίπου 199 °C | Λουλουδάτο, με άρωμα λεβάντας | Τερπενοειδές αλκοόλ |
| Β-καρυοφυλλένιο | Περίπου 256 °C | Πιπεράτο, ξυλώδες, πικάντικο | Σεσκιτερπένιο |
Ο πίνακας αυτός καταδεικνύει αμέσως γιατί είναι παραπλανητικό να υποστηρίζεται ότι όλα τα τερπένια βράζουν σε θερμοκρασίες μεταξύ 150 °C και 200 °C.
Αυτό το εύρος περιγράφει αρκετά καλά διάφορα κοινά ελαφρύτερα μονοτερπένια, αλλά βαρύτερα μόρια, όπως το β-καρυοφυλλένιο, μπορεί να έχουν σημαντικά υψηλότερα κανονικά σημεία βρασμού.
Το σημείο βρασμού επηρεάζεται από τη μοριακή δομή και τις διαμοριακές δυνάμεις που δρουν μεταξύ των μορίων.
Πολλά από τα μονοτερπένια που συζητιούνται συχνά περιέχουν 10 άτομα άνθρακα και έχουν σχετικά χαμηλή μοριακή μάζα. Τα σεσκιτερπένια περιέχουν γενικά 15 άτομα άνθρακα και είναι μεγαλύτερα μόρια.
Τα βαρύτερα μόρια μπορεί να χρειάζονται περισσότερη θερμική ενέργεια για να φτάσουν στην πίεση ατμών που απαιτείται για να βράσουν σε ατμοσφαιρική πίεση.
Η χημική δομή παίζει επίσης ρόλο. Δύο μόρια με παρόμοιο μοριακό βάρος μπορεί να έχουν διαφορετικά σημεία βρασμού, καθώς το σχήμα, η πολικότητα και οι λειτουργικές ομάδες επηρεάζουν τις μοριακές αλληλεπιδράσεις.
Η λιναλοόλη, για παράδειγμα, περιέχει μια λειτουργική ομάδα αλκοόλης, ενώ το λιμονένιο είναι υδρογονάνθρακας. Ως εκ τούτου, η φυσική τους συμπεριφορά διαφέρει, παρότι και τα δύο ανήκουν στην ευρύτερη οικογένεια των τερπενίων.
Ναι.
Αυτή είναι μία από τις πιο σημαντικές έννοιες που πρέπει να κατανοήσουμε σχετικά με τη χημεία των τερπενίων.
Το σημείο βρασμού δεν είναι η θερμοκρασία στην οποία ένα τερπένιο αρχίζει ξαφνικά να μετατρέπεται σε ατμό. Είναι απλώς το σημείο στο οποίο λαμβάνει χώρα ο βρασμός υπό την καθορισμένη πίεση.
Σε κανονική θερμοκρασία δωματίου, πολλά μόρια τερπενίου έχουν ήδη επαρκή τάση ατμών ώστε να διαχέονται στον περιβάλλοντα αέρα.
Αυτός είναι ακριβώς ο λόγος για τον οποίο τα τερπένια είναι αρωματικά.
Αν παρέμεναν εξ ολοκλήρου στην υγρή φάση μέχρι να φτάσουν στα σημεία βρασμού τους, δεν θα μπορούσες να μυρωδιά ένα μπουκάλι με λιμονένιο, πινένιο ή ένα φυτικό προφίλ τερπενίων πάνω σε έναν εργαστηριακό πάγκο.
Γενικά, ναι.
Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει τη μοριακή κινητική ενέργεια και συνήθως αυξάνει την τάση ατμών ενός πτητικού υγρού.
Ως αποτέλεσμα, ένα ανοιχτό δοχείο τερπενίων χάνει γενικά τα πτητικά συστατικά του πιο γρήγορα όταν είναι ζεστό σε σύγκριση με όταν είναι κρύο.
Αυτό έχει μια σημαντική δευτερεύουσα επίδραση στα σύνθετα προφίλ τερπενίων.
Τα διάφορα συστατικά δεν εξατμίζονται απαραίτητα με τον ίδιο ρυθμό. Επομένως, η σύνθεση ενός μείγματος μπορεί να μεταβληθεί με την πάροδο του χρόνου, καθώς τα πιο πτητικά συστατικά του χάνονται κατά προτίμηση.
Το αποτέλεσμα μπορεί να εξακολουθεί να έχει μια αναγνωρίσιμη παρόμοια οσμή, χωρίς όμως να έχει πλέον ακριβώς το ίδιο σχετικό χημικό προφίλ με το αρχικό υλικό.
Όχι με τον απλό τρόπο που χρησιμοποιείται συνήθως ο όρος στο διαδίκτυο.
“Ο όρος ”σημείο ανάφλεξης» δεν αποτελεί συνήθως τη φυσική ιδιότητα που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη θερμική συμπεριφορά των τερπενίων.
Αντίθετα, ενδέχεται να έχουν σημασία διάφορες άλλες ιδιότητες:
Αυτές οι μετρήσεις περιγράφουν διαφορετικά φαινόμενα.
Το σημείο ανάφλεξης, για παράδειγμα, αφορά το αν οι ατμοί πάνω από ένα υγρό μπορούν να αναφλεγούν παρουσία πηγής ανάφλεξης υπό καθορισμένες συνθήκες. Αυτό δεν σημαίνει ότι ολόκληρο το υλικό καίγεται αυθόρμητα σε αυτή τη θερμοκρασία.
Η αυτοανάφλεξη είναι πάλι διαφορετική, ενώ η θερμική αποσύνθεση μπορεί να ξεκινήσει μέσω πολλαπλών αντιδραστικών οδών χωρίς να παρατηρηθεί καθόλου ορατή καύση.
Επομένως, δεν υπάρχει καμία επιστημονικά χρήσιμη γενική δήλωση όπως “τα τερπένια καίγονται στους 230 °C”. Τα μεμονωμένα μόρια τερπενίων αντιδρούν διαφορετικά στη θερμότητα, και η αποικοδόμησή τους εξαρτάται από τη θερμοκρασία, το χρόνο θέρμανσης, τη διαθεσιμότητα οξυγόνου, τη συγκέντρωση, τα γύρω υλικά και το ίδιο το σύστημα θέρμανσης.
Δεν υπάρχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία αποσύνθεσης που να ισχύει για όλα τα τερπένια.
Η χημική αποικοδόμηση αποτελεί μια διαδικασία αντίδρασης και όχι μια απλή μετάβαση φάσης, όπως η τήξη ή ο βρασμός.
Ένα μόριο μπορεί να υποστεί αργή οξείδωση για μεγάλες χρονικές περιόδους σε συγκριτικά χαμηλές θερμοκρασίες, ενώ η ταχεία θερμόλυση ενδέχεται να απαιτεί πολύ πιο έντονη θέρμανση.
Αυτό σημαίνει ότι τόσο η θερμοκρασία όσο και ο χρόνος παίζουν ρόλο.
Δέκα δευτερόλεπτα σε μια θερμοκρασία δεν μπορούν αυτομάτως να συγκριθούν με έκθεση αρκετών ωρών ή μηνών σε άλλη θερμοκρασία.
Η ατμόσφαιρα που περιβάλλει το δείγμα έχει επίσης σημασία. Η θέρμανση στον αέρα επιτρέπει την πραγματοποίηση οξειδωτικών αντιδράσεων που ενδέχεται να διαφέρουν από αυτές που λαμβάνουν χώρα κατά τη θέρμανση σε ατμόσφαιρα αζώτου ή άλλης αδρανούς ουσίας.
Για τους κατασκευαστές και τους υπεύθυνους σύνθεσης, αυτό σημαίνει ότι η σταθερότητα πρέπει να εξετάζεται σε σχέση με την πραγματική διαδικασία και όχι με βάση μια γενική τιμή θερμοκρασίας που αναγράφεται στο διαδίκτυο.
Ανάλογα με το μόριο και τις συνθήκες, η θερμική καταπόνηση μπορεί να προκαλέσει διάφορες χημικές αντιδράσεις.
Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν:
Το αρχικό μόριο μπορεί, επομένως, να εξαφανιστεί, ενώ παράλληλα σχηματίζονται εντελώς διαφορετικά μόρια.
Αυτό διαφέρει από την εξάτμιση.
Όταν το λιμονένιο απλώς εξατμίζεται, παραμένει λιμονένιο στην αέρια φάση. Όταν το λιμονένιο υφίσταται χημική αποικοδόμηση, η ίδια η μοριακή δομή του έχει αλλάξει.
Ναι, υπό αρκετά ακραίες συνθήκες.
Εργαστηριακές έρευνες έχουν αποδείξει ότι η θερμική αποικοδόμηση των τερπενίων, όπως το μυρκένιο, το λιμονένιο και η λιναλοόλη, μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία μικρότερων προϊόντων αντίδρασης.
Μια μελέτη που αναφέρεται συχνά διερεύνησε την αποικοδόμηση των τερπενίων υπό συνθήκες εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας, οι οποίες είχαν σχεδιαστεί για να προσομοιάζουν τη χρήση συμπυκνωμάτων κάνναβης σε υψηλές θερμοκρασίες.
Οι ερευνητές εντόπισαν μεθακρολεΐνη, βενζόλιο και διάφορα άλλα προϊόντα θερμικής αποσύνθεσης.
Ωστόσο, οι πραγματικές θερμοκρασίες είναι σημαντικές για την ερμηνεία των αποτελεσμάτων της έρευνας.
Στα πειράματα με το μυρκένιο, η μεθακρολεΐνη δεν ανιχνεύθηκε στη χαμηλότερη μέση θερμοκρασία που εξετάστηκε, περίπου 322 °C. Ανιχνεύθηκε σε προοδευτικά υψηλότερες θερμοκρασίες, περίπου 403 °C, 455 °C και 526 °C. Το βενζόλιο ανιχνεύθηκε μόνο στο υψηλότερο εύρος θερμοκρασιών σε αυτό το πειραματικό σύστημα.
Αυτό δεν σημαίνει ότι οι 322 °C αποτελούν ένα καθολικό όριο ασφαλείας.
Αυτό καταδεικνύει κάτι πιο χρήσιμο: ο σχηματισμός προϊόντων αποσύνθεσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις πειραματικές συνθήκες και τείνει να αυξάνεται με την αύξηση της θερμικής καταπόνησης.
Όχι.
Δεν υπάρχει κανένας αξιόπιστος γενικός κανόνας που να ορίζει ότι κάθε τερπένιο είναι σταθερό στους 199 °C και ξαφνικά γίνεται επιβλαβές στους 200 °C.
Ορισμένες ενώσεις έχουν σημεία βρασμού κάτω των 200 °C, ενώ άλλες βράζουν σε θερμοκρασίες σημαντικά υψηλότερες. Επίσης, η χημική αποικοδόμηση δεν ακολουθεί ένα ενιαίο όριο για όλα τα τερπένια.
Επιπλέον, η θερμοκρασία μιας επιφάνειας θέρμανσης δεν είναι απαραίτητα η ίδια με τη θερμοκρασία που βιώνει κάθε μόριο ενός μίγματος.
Ισχυρισμοί όπως “τα τερπένια γίνονται τοξικά σε θερμοκρασίες άνω των 200 °C” συμπυκνώνουν, επομένως, την πολύπλοκη χημεία των αντιδράσεων σε έναν αριθμό που δεν μπορεί να εφαρμοστεί γενικά.
Αυτή η διάκριση είναι ιδιαίτερα σημαντική για τους κατασκευαστές και τους υπεύθυνους σύνθεσης.
Ο πίνακας που δείχνει ότι το λιμονένιο βράζει σε θερμοκρασία περίπου 176°C έως 178°C δεν σημαίνει ότι ένα προϊόν που περιέχει τερπένια πρέπει να θερμανθεί στους 178°C κατά τη διάρκεια της παραγωγής.
Το σημείο βρασμού είναι μια φυσική ιδιότητα της καθαρής ουσίας υπό καθορισμένες συνθήκες πίεσης.
Οι στόχοι της επεξεργασίας είναι εντελώς διαφορετικοί.
Όταν είναι επιθυμητή η διατήρηση του αρώματος, οι παραγωγοί έχουν γενικά κίνητρο να ελαχιστοποιούν την περιττή θερμική έκθεση, αντί να πλησιάζουν σκόπιμα το κανονικό σημείο βρασμού των πτητικών συστατικών.
Οι συντομότεροι χρόνοι έκθεσης, τα κλειστά συστήματα και οι χαμηλότερες θερμοκρασίες επεξεργασίας μπορούν όλα να συμβάλουν στη μείωση των απωλειών πτητικών ουσιών, εφόσον είναι συμβατά με τη διαδικασία παραγωγής.
Ένα προφίλ τερπενίων περιλαμβάνει πολλές ενώσεις με διαφορετικές πιέσεις ατμών και θερμικές ιδιότητες.
Η θέρμανση μπορεί, επομένως, να προκαλέσει κλασμάτωση.
Τα πιο πτητικά συστατικά ενδέχεται να απομακρυνθούν από το μείγμα ευκολότερα από τις βαρύτερες ενώσεις, μεταβάλλοντας έτσι τις αναλογίες των συστατικών που παραμένουν.
Φανταστείτε ένα προφίλ που περιέχει άλφα-πινένιο, μυρκένιο, λιμονένιο, λιναλοόλη και βήτα-καρυοφυλλένιο.
Εάν το υλικό υποστεί παρατεταμένη θέρμανση, τα ελαφρύτερα συστατικά δεν εξαφανίζονται απαραίτητα με τον ίδιο ακριβώς ρυθμό όπως το βήτα-καρυοφυλλένιο.
Το προφίλ μπορεί να εμπλουτιστεί σταδιακά με λιγότερο πτητικά συστατικά, ακόμη και πριν να συμβεί σημαντική θερμική αποσύνθεση.
Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους το ιστορικό επεξεργασίας έχει σημασία όταν προσπαθούμε να αναπαράγουμε με ακρίβεια ένα βοτανικό άρωμα.
Τα δημοσιευμένα στοιχεία για το σημείο βρασμού αφορούν συνήθως μεμονωμένες καθαρές ενώσεις.
Το προφίλ ενός εμπορικού τερπενίου αποτελείται από ένα μείγμα.
Σε ένα μείγμα, κάθε συστατικό συμβάλλει με τη δική του μερική τάση ατμών, ενώ η συνολική συμπεριφορά εξάτμισης εξαρτάται από τη σύνθεση και τη θερμοκρασία.
Αυτό σημαίνει ότι σε ένα μείγμα εμπνευσμένο από μια συγκεκριμένη ποικιλία, το οποίο περιέχει 20 ή 30 πτητικές ενώσεις, δεν μπορεί να αποδοθεί ένα ουσιαστικό “σημείο βρασμού τερπενίου”.
Αντίθετα, το άρωμά του προέρχεται από ένα μεταβαλλόμενο μείγμα πτητικών συστατικών, καθένα από τα οποία συμπεριφέρεται κάπως διαφορετικά.
Ισχύουν οι ίδιες βασικές χημικές αρχές, ανεξάρτητα από το αν ένα μεμονωμένο μόριο τερπενίου προέρχεται από εσπεριδοειδή, πεύκο, λεβάντα ή κάνναβη.
Το λιμονένιο παραμένει λιμονένιο όταν η μοριακή του ταυτότητα είναι η ίδια.
Η διάκριση αυτή αποκτά μεγαλύτερη σημασία όταν εξετάζουμε ολοκληρωμένα προφίλ.
Ένα ανακατασκευασμένο βοτανικό προφίλ μπορεί να περιέχει μια συγκεκριμένη επιλογή μεμονωμένων τερπενικών ενώσεων. Ένα προφίλ που προέρχεται από κάνναβη μπορεί να περιέχει ένα πιο σύνθετο σύνολο φυσικά συνυπάρχοντων πτητικών συστατικών.
Η θερμότητα μπορεί να μεταβάλει την ισορροπία και των δύο τύπων, αλλά ένα ιδιαίτερα σύνθετο φυσικό προφίλ μπορεί να περιέχει πολλά ιχνοστοιχεία με διαφορετική θερμική συμπεριφορά.
Για περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τη χημεία και τη λειτουργία αυτών των ενώσεων, βλ. Τι κάνουν τα τερπένια;
Μπορείτε επίσης να συγκρίνετε την ευρύτερη γκάμα προϊόντων της Canavape συλλογή τερπενίων καθώς και η ειδική σειρά προϊόντων μας τερπένια προερχόμενα από κάνναβη.
Γενικά, πολλά μονοτερπένια είναι πιο πτητικά από τα μεγαλύτερα σεσκιτερπένια.
Τα μονοτερπένια περιέχουν συνήθως 10 άτομα άνθρακα, ενώ τα σεσκιτερπένια περιέχουν συνήθως 15.
Το μεγαλύτερο μοριακό μέγεθος των σεσκιτερπενών συμβάλλει συχνά στη χαμηλότερη πτητικότητα και στα υψηλότερα σημεία βρασμού.
Η σύγκριση μεταξύ του άλφα-πινενίου και του βήτα-καρυοφυλλενίου το καταδεικνύει αυτό με σαφήνεια.
Το άλφα-πινένιο έχει κανονικό σημείο βρασμού περίπου στους 157 °C, ενώ το βήτα-καρυοφυλλένιο, σύμφωνα με τις αναφορές, βράζει στους 256 °C περίπου υπό ατμοσφαιρική πίεση.
Αυτό δεν σημαίνει ότι κάθε μονοτερπένιο είναι πάντα πιο πτητικό από κάθε πιθανό σεσκιτερπένιο υπό όλες τις συνθήκες, αλλά αποτελεί μια χρήσιμη γενική τάση.
Η απώλεια αρώματος δεν σημαίνει απαραίτητα ότι έχει επέλθει θερμική αποικοδόμηση.
Οι πτητικές ενώσεις μπορεί απλώς να έχουν εξατμιστεί και να έχουν διαφύγει.
Εάν ένα δοχείο δεν είναι καλά σφραγισμένο, το επαναλαμβανόμενο άνοιγμά του επιτρέπει την ανταλλαγή του χώρου πάνω από το περιεχόμενο, ο οποίος είναι πλούσιος σε ατμούς, με φρέσκο αέρα. Στη συνέχεια, περισσότερα μόρια τερπενίων εξατμίζονται, ώστε να επιτευχθεί μια νέα ισορροπία ατμών.
Μέσα από πολλούς κύκλους ανοίγματος, αυτό μπορεί να απομακρύνει σταδιακά το πτητικό υλικό, χωρίς το υγρό να εκτίθεται ποτέ σε θερμοκρασία που να μοιάζει με θερμοκρασία καύσης.
Γι’ αυτό ακριβώς ο έλεγχος της θερμοκρασίας και το κλείσιμο των δοχείων συνδέονται στενά μεταξύ τους.
Η αποθήκευση σε χαμηλή θερμοκρασία μειώνει γενικά τον ρυθμό εξάτμισης και πολλές χημικές αντιδράσεις.
Η θερμότητα αυξάνει την τάση ατμών και μπορεί να επιταχύνει τόσο τη φυσική απώλεια όσο και τη χημική μεταβολή.
Το φως και το οξυγόνο μπορούν να συμβάλουν στη δημιουργία επιπλέον οδών αποικοδόμησης.
Η βέλτιστη στρατηγική αποθήκευσης συνδυάζει, επομένως:
Το πλήρες οδηγός αποθήκευσης τερπενίων αναλύει αυτούς τους παράγοντες με περισσότερες λεπτομέρειες.
Όχι. Η ψύξη μειώνει την πτητικότητα, αλλά δεν σταματά εντελώς την εξάτμιση.
Σε οποιαδήποτε θερμοκρασία στην οποία η ένωση παρουσιάζει μετρήσιμη τάση ατμών, ορισμένα μόρια μπορούν ακόμα να μεταβούν στην αέρια φάση.
Το πρακτικό πλεονέκτημα της ψύξης είναι ότι η πίεση ισορροπίας των ατμών είναι γενικά χαμηλότερη και πολλές χημικές αντιδράσεις εξελίσσονται πιο αργά.
Έτσι, ένα σφραγισμένο μπουκάλι που φυλάσσεται στο ψυγείο μπορεί να διατηρήσει τη σύνθεσή του πιο αποτελεσματικά από το ίδιο μπουκάλι που αφήνεται επανειλημμένα ανοιχτό σε ζεστό περιβάλλον.
Όχι απαραίτητα.
Ορισμένοι προμηθευτές χρησιμοποιούν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες για τη μακροχρόνια αποθήκευση, ενώ διαφορετικά σύνθετα προφίλ μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά κατά την ψύξη.
Οι χαμηλές θερμοκρασίες ενδέχεται να προκαλέσουν την κρυστάλλωση ορισμένων συστατικών, τη θόλωση του μείγματος ή τον προσωρινό διαχωρισμό τους.
Αυτό δεν σημαίνει αυτομάτως ότι οι ενώσεις έχουν υποστεί χημική αποικοδόμηση.
Πρέπει να δίνεται προτεραιότητα στις συστάσεις αποθήκευσης που παρέχονται για το συγκεκριμένο προϊόν, ιδίως όταν πρόκειται για σύνθετα προφίλ τερπενίων και όχι για μεμονωμένα μόρια.
Ναι.
Αυτό μπορεί να συμβεί μέσω τουλάχιστον δύο διαφορετικών μηχανισμών.
Πρώτον, η επιλεκτική εξάτμιση μπορεί να μεταβάλει την αναλογία των ενώσεων στο προφίλ. Ως εκ τούτου, το εναπομένον υγρό μπορεί να έχει λιγότερο έντονη μυρωδιά, λιγότερο σύνθετη μυρωδιά ή απλώς διαφορετική μυρωδιά.
Δεύτερον, οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να δημιουργήσουν νέα μόρια με δικά τους αρώματα.
Επομένως, το οξειδωμένο ή θερμικά αλλοιωμένο υλικό μπορεί να έχει μυρωδιά παλαιά, έντονη, ρητινώδη ή γενικά διαφορετική από το αρχικό προφίλ.
Μια αλλαγή στο άρωμα αποτελεί χρήσιμη ένδειξη ότι κάτι έχει αλλάξει, αλλά η όσφρηση από μόνη της δεν μπορεί να προσδιορίσει την ακριβή χημική αντίδραση που ευθύνεται για αυτό.
Εάν η θέρμανση μεταβάλλει τη χημική σύνθεση ενός προφίλ τερπενίων, μεταβάλλει επίσης το μείγμα των μορίων που είναι διαθέσιμα για οποιαδήποτε επακόλουθη βιολογική αλληλεπίδραση.
Ωστόσο, είναι σημαντικό να μην βγάζουμε συμπεράσματα από αυτό το γεγονός και να μην ισχυριζόμαστε ότι μια συγκεκριμένη θερμοκρασία επεξεργασίας εξασφαλίζει ένα εγγυημένο φυσιολογικό αποτέλεσμα.
Τα στοιχεία από μελέτες σε ανθρώπους σχετικά με πολλές επιδράσεις των τερπενίων βρίσκονται ακόμη σε εξέλιξη και παρουσιάζουν σημαντικές διαφορές μεταξύ των επιμέρους ενώσεων.
Ο οδηγός μας για Πώς τα τερπένια επηρεάζουν τον οργανισμό και την εμπειρία σας εξετάζει την εν λόγω έρευνα με περισσότερες λεπτομέρειες.
Ένας χρήσιμος τρόπος για να κατανοήσουμε τη σταθερότητα των τερπενίων είναι να σταματήσουμε να σκεφτόμαστε μόνο με βάση τη θερμοκρασία.
Το θερμικό ιστορικό περιλαμβάνει διάφορες μεταβλητές:
Επομένως, ένα σύντομο στάδιο ελεγχόμενης θέρμανσης σε μια κλειστή διαδικασία παραγωγής δεν ισοδυναμεί, από χημική άποψη, με την παραμονή ενός ανοιχτού δοχείου σε ζεστό περιβάλλον για αρκετές ημέρες.
Κανένα από τα δύο δεν ισοδυναμεί με την έκθεση ενός τερπενίου σε θερμοκρασία αρκετών εκατοντάδων βαθμών Κελσίου πάνω σε μια καυτή επιφάνεια.
Το σημείο βρασμού έχει νόημα μόνο όταν προσδιορίζεται η πίεση.
Οι γνωστές τιμές που αναφέρονται στους πίνακες αναφοράς περιγράφουν συνήθως τα κανονικά σημεία βρασμού σε συνθήκες κοντά στην ατμοσφαιρική πίεση.
Αν μειωθεί η πίεση, ένα υγρό μπορεί να βράσει σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
Αυτή η αρχή εφαρμόζεται σε όλους τους τομείς της χημείας και της βιομηχανικής επεξεργασίας, καθώς το κενό επιτρέπει την απόσταξη ή τον διαχωρισμό πτητικών ενώσεων με μικρότερη θερμική έκθεση.
Αυτό εξηγεί επίσης γιατί οι τιμές του σημείου βρασμού που προέρχονται από πειράματα υπό μειωμένη πίεση δεν πρέπει να συγκρίνονται άμεσα με τα σημεία βρασμού υπό ατμοσφαιρική πίεση, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πίεση που αναφέρεται στην πηγή.
Οι πίνακες θερμοκρασιών των τερπενίων συχνά αντιγράφονται από τον έναν ιστότοπο στον άλλο, χωρίς να εξηγείται τι αντιπροσωπεύουν οι αριθμοί.
Ένα παράδειγμα θα μπορούσε να είναι:
Δεν είναι εναλλάξιμα.
Το β-καρυοφυλλένιο αποτελεί ένα ιδιαίτερα χρήσιμο παράδειγμα. Σε πίνακες που απευθύνονται στους καταναλωτές αναφέρονται μερικές φορές τιμές γύρω στους 120°C έως 160°C, ωστόσο τα δεδομένα αναφοράς τοποθετούν το κανονικό σημείο βρασμού του σε ατμοσφαιρική πίεση πολύ υψηλότερα, γύρω στους 256°C.
Ένας πίνακας θερμοκρασιών χωρίς την αντίστοιχη φυσική ιδιότητα και την πίεση μπορεί, επομένως, να προκαλέσει περισσότερη σύγχυση παρά να προσφέρει σαφήνεια.
Λάθος. Τα τερπένια μπορούν να εξατμιστούν σε κανονική θερμοκρασία δωματίου. Ο βρασμός αποτελεί μια συγκεκριμένη κατάσταση αλλαγής φάσης του όγκου και δεν απαιτείται για την επιφανειακή εξάτμιση.
Λάθος. Η καύση, το σημείο ανάφλεξης, η αυτοανάφλεξη και η θερμική αποσύνθεση είναι διαφορετικές έννοιες. Δεν υπάρχει ένα ενιαίο, καθολικό “σημείο καύσης” που να ισχύει για όλα τα τερπενικά υλικά.
Πάρα πολύ απλοϊκό. Η θερμική χημεία εξαρτάται από τη συγκεκριμένη ένωση, τον χρόνο έκθεσης, την περιβάλλοντα ατμόσφαιρα και τη σύνθεση. Δεν υπάρχει κάποιο καθολικό όριο των 200 °C που να διαχωρίζει τη χημεία των άθικτων τερπενίων από την αποικοδόμησή τους.
Λάθος. Αυτό το εύρος καλύπτει αρκετά κοινά μονοτερπένια, αλλά οι βαρύτερες ενώσεις μπορεί να έχουν σημαντικά υψηλότερα κανονικά σημεία βρασμού. Το β-καρυοφυλλένιο αποτελεί ένα σαφές παράδειγμα.
Όχι απαραίτητα. Το άρωμα μπορεί να μεταβληθεί λόγω εξάτμισης, οξείδωσης, ισομερισμού, μόλυνσης ή άλλων αλλαγών στη σύνθεση, χωρίς να συμβεί καύση.
Όταν είναι σημαντικό να διατηρηθεί το πτητικό άρωμα, η θερμοκρασία πρέπει να λαμβάνεται υπόψη παράλληλα με τον χρόνο παραμονής και τον σχεδιασμό της διεργασίας.
Οι γενικές αρχές που εφαρμόζονται κατά τον χειρισμό πτητικών αρωματικών ουσιών περιλαμβάνουν:
Η κατάλληλη διαδικασία εξαρτάται από την ακριβή σύνθεση, τον εξοπλισμό και την προβλεπόμενη εφαρμογή, οπότε τα σημεία βρασμού των καθαρών ενώσεων δεν πρέπει ποτέ να αντικαθιστούν την πραγματική επικύρωση της διαδικασίας.
Τα τερπένια συχνά αναφέρονται σαν να είναι απλώς αρώματα με διαφορετικές ονομασίες.
Από την άποψη της παραγωγής, πρόκειται για μεμονωμένες πτητικές χημικές ουσίες με μετρήσιμες φυσικές ιδιότητες.
Η γνώση αυτών των ιδιοτήτων βοηθά να εξηγηθεί γιατί ορισμένα συστατικά εξαφανίζονται πιο εύκολα, γιατί τα προφίλ μεταβάλλονται υπό την επίδραση της θερμότητας, γιατί η αποθήκευση σε ψυχρό περιβάλλον μπορεί να βελτιώσει τη σταθερότητα και γιατί διαφορετικές τεχνικές εκχύλισης ή επεξεργασίας παράγουν διαφορετικά αρωματικά αποτελέσματα.
Τα ακριβή δεδομένα αποτρέπουν επίσης την ψευδή ακρίβεια.
Ένα δημοσιευμένο σημείο βρασμού μπορεί να αποτελεί μια πολύτιμη φυσική σταθερά. Ο ισχυρισμός ότι ο ίδιος αριθμός αντιπροσωπεύει την ιδανική θερμοκρασία επεξεργασίας, ένα όριο ασφαλείας ή ένα εγγυημένο βιολογικό αποτέλεσμα είναι μια εντελώς διαφορετική δήλωση και απαιτεί διαφορετικά αποδεικτικά στοιχεία.
Τα τερπένια μπορούν να εξατμιστούν σε θερμοκρασίες πολύ χαμηλότερες από τα σημεία βρασμού τους, συμπεριλαμβανομένης της συνήθους θερμοκρασίας δωματίου. Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει γενικά την τάση ατμών και επιταχύνει την εξάτμιση, οπότε δεν υπάρχει μια συγκεκριμένη θερμοκρασία στην οποία αρχίζει η εξάτμιση των τερπενίων.
Ναι. Η ικανότητά τους να μεταβαίνουν σε αέρια κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους τα τερπένια είναι αρωματικά. Μπορείς να μυρίσεις το λιμονένιο, το πινένιο ή ένα σύνθετο προφίλ τερπενίων χωρίς να τα θερμάνεις ούτε καν κοντά στο σημείο βρασμού τους.
Το κανονικό σημείο βρασμού του άλφα-πινενίου είναι περίπου 157 °C σε ατμοσφαιρική πίεση, αν και οι πειραματικές τιμές που έχουν αναφερθεί παρουσιάζουν μικρές διακυμάνσεις.
Το β-μυρκένιο έχει κανονικό σημείο βρασμού περίπου 167 °C, ενώ ορισμένες δημοσιευμένες τιμές παρουσιάζουν διακύμανση αρκετών βαθμών, ανάλογα με την πηγή του πειράματος.
Το λιμονένιο έχει κανονικό σημείο βρασμού περίπου 176 °C έως 178 °C σε ατμοσφαιρική πίεση. Ωστόσο, εξατμίζεται και σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες, καθώς ο βρασμός και η εξάτμιση είναι διαφορετικές διεργασίες.
Σύμφωνα με τις αναφορές, το λιναλοόλη έχει κανονικό σημείο βρασμού κοντά στους 199 °C σε ατμοσφαιρική πίεση.
Σύμφωνα με δημοσιευμένα στοιχεία αναφοράς, το κανονικό σημείο βρασμού του β-καρυοφυλλενίου ανέρχεται σε περίπου 256 °C. Οι χαμηλότερες τιμές που αναφέρονται μερικές φορές στο διαδίκτυο ενδέχεται να αφορούν διαφορετικές συνθήκες πίεσης ή απλώς να προέρχονται από ανακριβείς πίνακες.
Δεν υπάρχει μια καθολική θερμοκρασία καύσης για τα τερπένια. Ο βρασμός, το σημείο ανάφλεξης, η καύση, η αυτοανάφλεξη και η θερμική αποσύνθεση είναι διαφορετικές διεργασίες. Οι συνθήκες που απαιτούνται για την αποσύνθεση ή την καύση διαφέρουν από μόριο σε μόριο τερπενίου και εξαρτώνται από παράγοντες όπως το οξυγόνο, ο χρόνος θέρμανσης και η σύνθεση του περιβάλλοντος.
Δεν υπάρχει μια ενιαία θερμοκρασία αποδόμησης για όλα τα τερπένια. Η θερμική αποδόμηση εξαρτάται από το εκάστοτε μόριο, τη θερμοκρασία, τη διάρκεια της θέρμανσης, τη διαθεσιμότητα οξυγόνου και άλλες παρούσες ενώσεις. Η χημική μεταβολή μπορεί επίσης να συμβεί αργά μέσω οξείδωσης σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης.
Δεν υπάρχει κάποιο καθολικό όριο στους 200 °C, στο οποίο όλα τα τερπένια να γίνονται ξαφνικά τοξικά. Ορισμένα προϊόντα θερμικής αποσύνθεσης μπορεί να είναι ανεπιθύμητα, αλλά ο σχηματισμός τους εξαρτάται από την ένωση και τις πειραματικές συνθήκες. Μελέτες σε υψηλές θερμοκρασίες έχουν δείξει αυξανόμενο σχηματισμό προϊόντων αποσύνθεσης υπό έντονη θερμική καταπόνηση, αντί για μια καθολική θερμοκρασία-όριο.
Όχι. Η εξάτμιση μπορεί να συμβεί σχεδόν σε οποιαδήποτε θερμοκρασία, εφόσον το υγρό έχει μετρήσιμη πίεση ατμών. Ο βρασμός συμβαίνει όταν η πίεση ατμών ισούται με την πίεση του περιβάλλοντος σε όλο το υγρό.
Όχι. Η βράση είναι μια φυσική αλλαγή φάσης, κατά την οποία το αρχικό μόριο μπορεί να παραμείνει χημικά άθικτο. Η αποικοδόμηση είναι μια χημική αντίδραση, κατά την οποία το αρχικό μόριο μετατρέπεται σε άλλες ενώσεις.
Μπορεί. Η θερμότητα μπορεί να αυξήσει την απώλεια των πιο πτητικών συστατικών και μπορεί επίσης να προκαλέσει χημικές αντιδράσεις υπό αρκετά ακραίες συνθήκες. Και οι δύο αυτές διεργασίες μπορούν να αλλοιώσουν την ισορροπία και το άρωμα ενός σύνθετου προφίλ τερπενίων.
Πολλά κοινά μονοτερπένια είναι πιο πτητικά από τα βαρύτερα σεσκιτερπένια. Για παράδειγμα, το άλφα-πινένιο βράζει στους 157 °C περίπου, ενώ το μεγαλύτερο σεσκιτερπένιο, το βήτα-καρυοφυλλένιο, έχει κανονικό σημείο βρασμού στους 256 °C περίπου.
Όχι. Η ψύξη μειώνει γενικά την τάση ατμών και επιβραδύνει την εξάτμιση, αλλά δεν την εξαλείφει. Η αεροστεγής συσκευασία παραμένει σημαντική ακόμη και όταν τα τερπένια αποθηκεύονται σε χαμηλή θερμοκρασία.
Η βράση λαμβάνει χώρα όταν η τάση ατμών ενός υγρού ισούται με την πίεση του περιβάλλοντος. Επομένως, η μείωση της εξωτερικής πίεσης επιτρέπει τη βράση σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Για τον λόγο αυτό, οι τιμές του σημείου βράσης υπό μειωμένη πίεση και υπό ατμοσφαιρική πίεση δεν πρέπει να συγκρίνονται χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πίεση.
Η χημεία των τερπενίων σε σχέση με τη θερμοκρασία είναι πιο περίπλοκη από έναν απλό πίνακα με αριθμούς.
Τα τερπένια εξατμίζονται σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από τα σημεία βρασμού τους, ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου. Τα κανονικά σημεία βρασμού τους διαφέρουν σημαντικά ανάλογα με τη μοριακή δομή, με τα κοινά μονοτερπένια, όπως το άλφα-πινένιο, το μυρκένιο και το λιμονένιο, να βράζουν σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες από τα βαρύτερα σεσκιτερπένια, όπως το βήτα-καρυοφυλλένιο.
Το βράσιμο δεν συνεπάγεται αυτομάτως αλλοίωση, και η αλλοίωση δεν αρχίζει σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία που ισχύει για όλες τις περιπτώσεις.
Ομοίως, η φράση “σημείο καύσης τερπενίου” μπορεί να είναι παραπλανητική, καθώς οι όροι «σημείο ανάφλεξης», «καύση», «αυτοανάφλεξη», «πυρόλυση» και «θερμική αποσύνθεση» περιγράφουν διαφορετικά φαινόμενα.
Υπό συνθήκες έντονης θέρμανσης, τα μόρια τερπενίων μπορούν να αποσυντεθούν και να σχηματίσουν νέες ενώσεις. Πειραματικές έρευνες έχουν αποδείξει τον εξαρτώμενο από τη θερμοκρασία σχηματισμό προϊόντων θερμικής αποσύνθεσης από ενώσεις όπως το μυρκένιο, το λιμονένιο και η λιναλοόλη. Τα ευρήματα αυτά πρέπει να ερμηνεύονται με βάση τις πραγματικές θερμοκρασίες και τις πειραματικές συνθήκες, αντί να μετατρέπονται σε ένα υπερβολικά απλοποιημένο, καθολικό όριο ασφαλείας.
For storage and formulation, the practical principle is much simpler: avoid unnecessary heat, minimise exposure time, control oxygen and light, and remember that complex terpene profiles contain multiple volatile compounds with different physical properties.
To continue learning about terpene chemistry, read our guides to what terpenes do, Πώς να αποθηκεύετε και να συντηρείτε τα τερπένια, και Πώς τα τερπένια επηρεάζουν τον οργανισμό και την εμπειρία σας.
You can also explore the complete Συλλογή τερπενίων Canavape and our range of προφίλ τερπενίων που προέρχονται από την κάνναβη.
This article is provided for educational purposes and discusses the physical chemistry and thermal stability of terpene compounds. Boiling-point data for pure chemicals should not be interpreted as instructions for a particular finished product, process or application. Always follow the technical and safety documentation supplied for the material being handled.
Στείλτε μας μήνυμα απευθείας
Θα επιστρέψω σύντομα
