شرکت دانش بنیان نانو فن شفق

1405/05/14
مدیر سایت

فرمولاسیون عطر

شاید برای شما هم پیش آمده باشد که بعد از تست یک عطر خاص، ساعت‌ها مچ دستتان را بو کنید و با خودتان بگویید: «فرمول این رایحه چطور چیده شده؟»

خیلی‌ها فکر می‌کنند خلق یا بازآفرینی یک ادکلن فقط به یک شامه قوی بستگی دارد؛ اما واقعیت این است که در اتاق فرمولاسیون، ما با محاسبات دقیق فیزیکوشیمی، رفتار مولکول‌ها و دستگاه‌های آنالیزی پیشرفته سروکار داریم. در این مطلب، می‌خواهم شما را بدون واسطه ببرم پشت میز کارمان و نشان دهم یک عطر پیچیده چطور کالبدشکافی شده و دوباره با همان ظرافت بازتولید می‌شود.

بخش اول: بررسی ارگانولپتیک (وقتی شامه وارد عمل می‌شود)

قبل از اینکه به سراغ دستگاه‌های میلیاردی برویم، تست‌های حسی یا همان بویایی‌سنجی اولیه انجام می‌شود.

روی بلاتر (کاغذ تست)، قطره‌ای از نمونه را می‌چکانیم و زمان می‌گیریم:

دقایق اول: پرتاب بوی تند و شاداب برگاموت (ترنج) کاملاً محسوس است.
نیم ساعت بعد: نت‌های میانی گل‌دار مثل اسطوخودوس و شمعدانی خودنمایی می‌کنند.
چند ساعت بعد: پایه‌ای سنگین، چوبی و خاکی از نعناع هندی (پچولی) بر جا می‌ماند.

رنگ زرد طلایی مایع و تست ماندگاری حدود ۸ ساعته روی پوست نشان می‌دهد که نمونه یک ادوپرفیوم استاندارد با غلظت اسانس بین ۱۵ تا ۲۰ درصد است.

بخش دوم: آنالیز دستگاهی؛ ترجمه حس به عدد و رقم

بینی انسان هرچقدر هم کارکشته باشد، درصد دقیق ترکیبات را به ما نمی‌دهد. اینجا پای دستگاه GC-MS به میان می‌آید تا هویت شیمیایی هر قطره را آشکار کند.

کروماتوگرام GC-MS چیست؟

دستگاه GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry) یا «کروماتوگرافی گازی متصل به طیف‌سنج جرمی»، در واقع چشم و بینی الکترونیکی ما در آزمایشگاه مهندسی معکوس عطر است. وقتی یک عطر معروف را روی میز کار می‌گذاریم تا فرمول آن را کشف کنیم، شامه انسان فقط خانواده بویایی را تشخیص می‌دهد، اما GC-MS دقیقاً به ما می‌گوید چه مولکول‌هایی و با چه درصدی در این شیشه وجود دارند.

عملکرد این دستگاه در کالبدشکافی عطر شامل دو بخش اصلی است که به صورت پیوسته کار می‌کنند:

بخش کروماتوگرافی گازی (GC): فاز جداسازی

عطر یک مخلوط به شدت پیچیده از ده‌ها یا صدها ترکیب شیمیایی (اسانس‌ها، حلال‌ها، فیکساتورها) است. وظیفه بخش GC این است که این کلاف در هم پیچیده را باز کند و مولکول‌ها را تک‌تک به خط کند.

تزریق و تبخیر: ابتدا مقدار بسیار کمی از عطر (در حد $\muL1 \text{ \mu L}$ ) به دستگاه تزریق می‌شود. محفظه تزریق به شدت داغ است (مثلاً $250∘C250^\circ\text{C}$ ) و بلافاصله نمونه را به گاز تبدیل می‌کند.
ستون مویین (Capillary Column): این گاز توسط یک گاز حامل (معمولاً هلیوم) وارد یک لوله بسیار باریک و طولانی (مثلاً به طول $\text{ m}$ ) می‌شود. داخل این لوله با مواد خاصی (فاز ساکن) پوشیده شده است.
زمان بازداری (Retention Time): ترکیبات عطر بر اساس نقطه جوش و تمایلشان به فاز ساکن، با سرعت‌های متفاوتی از ستون عبور می‌کنند. مولکول‌های سبک‌تر و فرارتر (مثل لیمونن در نت‌های مرکباتی) زودتر خارج می‌شوند (مثلاً در $\text{ min}$ ) و مولکول‌های سنگین‌تر (مثل مشک‌ها یا پچولی الکل) دیرتر.

بخش طیف‌سنجی جرمی (MS): فاز شناسایی

حالا که مولکول‌ها جدا شدند و یکی‌یکی از ستون GC بیرون می‌آیند، وارد بخش MS می‌شوند تا هویتشان فاش شود.

یونیزاسیون: در اینجا مولکول‌ها با یک پرتو الکترونی با انرژی مشخص (معمولاً $\text{ eV}$ ) بمباران می‌شوند. این ضربه باعث می‌شود مولکول عطر متلاشی شده و به قطعات باردار (یون) تبدیل شود.
فیلتر جرمی: این قطعات بر اساس نسبت جرم به بار ( $m / z$ ) جدا می‌شوند و به دتکتور می‌رسند.
اثر انگشت مولکولی: الگوی شکستن هر مولکول در جهان منحصر‌به‌فرد است؛ درست مثل اثر انگشت انسان.

تفسیر داده‌ها (تولد دوباره فرمول)

در نهایت، نرم‌افزار دستگاه، طیف جرمی به دست آمده را با کتابخانه‌های استاندارد شیمیایی (مثل NIST) مقایسه می‌کند. خروجی دستگاه یک نمودار (کروماتوگرام) است که پر از قله (Peak) است.

به عنوان یک فرمولاتور، ما این قله‌ها را ترجمه می‌کنیم. مثلاً می‌فهمیم که قله خروجی در زمان $\text{ min}$ با سطح زیر نمودار $8%8\%$ ، دقیقاً ترکیب «آلفا-ایزومتیل یونون» است. با کنار هم گذاشتن این پازل‌ها، درصد دقیق حلال‌ها، نت‌های اولیه، میانی، پایه و نوع فیکساتورهای شیمیایی پنهان در عطر اصلی به دست می‌آید و می‌توانیم فرمول را با دقت بسیار بالا در آزمایشگاه بازآفرینی کنیم.

برای شناسایی فیکساتورهای سنگین‌تر هم از آنالیز FTIR کمک می‌گیریم. پیک شاخص در عدد موجی $\text{ cm}^{-1}$ خبر از حضور فیکساتورهای استری و ترکیبات آروماتیکی مثل ایزو ای سوپر (Iso E Super) می‌دهد که راز پخش بوی مخملی این ترکیب است.

بخش سوم: بازسازی فرمول روی میز آزمایشگاه

بر اساس دیتای خروجی، فرمولاسیون پایه برای ساخت ۱۰۰ میلی‌لیتر از این عطر به شکل زیر پایلوت شد:

مخلوط اسانس خالص ( $18$ گرم):ترکیب اسانس‌های طبیعی و مواد مؤثره (۷.۲ گرم برگاموت، ۴.۵ گرم لاوندر، ۲.۷ گرم پچولی و باقیمانده از صندل و ژرانیول).
فیکساتور اختصاصی ( $1$ گرم):افزودن ایزو ای سوپر جهت ایجاد عمق بویایی و اتصال بهتر نت‌ها به پوست.
حلال نهایی:۷۸ گرم اتانول ۹۶ درجه با خلوص بالا + ۳ گرم آب دیونیزه برای لطیف کردن خروجی الکل و بالانس سرعت تبخیر.

فرآیند کهنه‌سازی (Maceration):

ترکیب ساخته‌شده به مدت ۳ هفته در محیط تاریک با دمای کنترل‌شده استراحت داده شد تا واکنش‌های اتریفیکاسیون طبیعی کامل شود. در نهایت، با فیلتر $0.45$ میکرون فیلتر شد تا مایعی کاملاً کریستالی و پایدار به دست آید.

بخش چهارم: فوت کوزه‌گری؛ بهبود پخش بو و ماندگاری

مهندسی معکوس فقط کپی کردن نیست؛ ارتقای کیفیت رایحه است. دو چالش رایج در این فرمول برطرف شد:

تقویت سیاژ و ماندگاری (Projection): با افزودن مقادیر کنترل‌شده‌ای از آمبروکسان (Ambroxan)، نت میانی بدون به هم خوردن تعادل بو، پایداری بیشتری پیدا کرد.
تست پایداری و آنتی‌اکسیدان: در تست اکسیداسیون شتاب‌یافته در دمای $45∘C45^\circ\text{C}$ ، مقدار $0.1%0.1\%$ آنتی‌اکسیدان BHT به فرمول اضافه شد تا عطر در برابر نور و گرما تغییر رنگ ندهد و بوی ترشیدگی نگیرد.

جمع‌بندی

تولید یک ادکلن باکیفیت و با ماندگاری بالا، نقطه تلاقی علم شیمی و ذوق فرمولاتور است. تحلیل دقیق ماده اولیه و استفاده از فیکساتورهای استاندارد تضمین می‌کند که عطر ساخته‌شده نه تنها بوی دلنشینی داشته باشد، بلکه در طول زمان ثبات و پخش بوی خود را حفظ کند.

اخبار و رویدادها