عامل تكثيف

المُكثِّف أو المُكثِّف هو مادة تزيد من لزوجة السائل دون تغيير خصائصه الأخرى بشكل ملحوظ. تُستخدم المُكثِّفات الصالحة للأكل عادةً لتكثيف الصلصات والحساء والحلويات دون تغيير مذاقها؛ كما تُستخدم المُكثِّفات في الدهانات والأحبار والمتفجرات ومستحضرات التجميل .

قد تُحسّن المُكثّفات أيضًا من تعليق المكونات الأخرى أو المستحلبات ، مما يزيد من استقرار المنتج. غالبًا ما تخضع عوامل التكثيف للرقابة باعتبارها إضافات غذائية ومكونات في مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية . بعض عوامل التكثيف هي عوامل تبلور ( مُجلِّدات )، تُشكّل هلامًا يذوب في الطور السائل كمزيج غرواني يُكوّن بنية داخلية ضعيفة التماسك. بينما تعمل عوامل أخرى كمضافات ثيكسوتروبية ميكانيكية ، حيث تلتصق جزيئاتها المنفصلة أو تتشابك لمقاومة الإجهاد .

يمكن أيضاً استخدام عوامل التكثيف عندما تُسبب حالة طبية مثل عسر البلع صعوبة في البلع. قد يستفيد بعض هؤلاء الأشخاص من السوائل المكثفة ، لكن الفوائد محدودة. ^{[ 1 ]}

تُستخدم العديد من مكونات الطعام الأخرى كمُكثِّفات، عادةً في المراحل النهائية من تحضير أطعمة مُحددة. تتميز هذه المُكثِّفات بنكهة خاصة بها، كما أنها غير مستقرة بشكل ملحوظ، لذا فهي غير مناسبة للاستخدام العام. ومع ذلك، فهي سهلة الاستخدام وفعالة للغاية، ومن ثمّ فهي شائعة الاستخدام.

قد تكون أنواع مختلفة من المُكثِّفات أكثر أو أقل ملاءمةً لتطبيق مُحدد، وذلك لاختلافها في المذاق والشفافية، واستجابتها للظروف الكيميائية والفيزيائية. على سبيل المثال، بالنسبة للأطعمة الحمضية، يُعدّ نشا الأروروت خيارًا أفضل من نشا الذرة ، الذي يفقد قدرته على التكثيف في المحاليل الحمضية. عند مستويات حموضة أقل من 4.5، تنخفض قابلية ذوبان صمغ الغوار في الماء بشكل حاد، مما يُقلل أيضًا من قدرته على التكثيف. إذا كان الطعام سيُجمد، يُفضّل استخدام التابيوكا أو الأروروت على نشا الذرة، الذي يُصبح إسفنجيًا عند التجميد.

تعتمد مواد تكثيف الطعام في كثير من الأحيان إما على ^{السكريات} المتعددة ( النشويات والصمغ النباتي والبكتين ) أو البروتينات . [ ^{2 ]}

تتطلب العديد من مواد التكثيف عناية خاصة أثناء الطهي. تفقد بعض أنواع النشا قدرتها على التكثيف عند طهيها لفترة طويلة جدًا أو على درجة حرارة عالية جدًا؛ من ناحية أخرى، قد يؤدي طهي النشا لفترة قصيرة جدًا أو على درجة حرارة منخفضة جدًا إلى طعم نشوي غير مستساغ أو إلى تسرب الماء من المنتج النهائي بعد التبريد. كما أن اللزوجة العالية تجعل الطعام أكثر عرضة للاحتراق أثناء الطهي. وكبديل لإضافة المزيد من المُكثِّف، قد تتطلب بعض الوصفات تقليل محتوى الماء في الطعام عن طريق الطهي على نار هادئة لفترة طويلة . عند الطهي، يُفضَّل عمومًا إضافة المُكثِّف بحذر؛ فإذا تم تكثيفه بشكل مفرط، يمكن إضافة المزيد من الماء، ولكن قد ينتج عن ذلك فقدان النكهة والقوام.

قد يكون تكثيف الطعام مهماً للأشخاص الذين يعانون من مشاكل طبية في المضغ أو البلع ، حيث أن الأطعمة ذات القوام الأكثر كثافة يمكن أن تقلل من فرص الاختناق ، أو استنشاق السوائل أو جزيئات الطعام، مما قد يؤدي إلى التهاب رئوي شفطي .

تُشكّل السيليكا المدخنة والمنتجات المشابهة سلاسل أو أليافًا مجهرية صلبة تتشابك أو تتكتل لتُكوّن كتلة، مُحتفظةً بالسائل المُصاحب لها بفعل التوتر السطحي ، ولكنها قد تنفصل أو تنزلق عند تطبيق قوة كافية. يُؤدي هذا إلى خاصية الانسيابية أو خاصية التخفيف بالقص (التي تُظهرها المواد الهلامية أيضًا في كثير من الأحيان)، حيث تكون اللزوجة غير نيوتونية وتقل مع زيادة قوة القص أو الزمن؛ وتكمن فائدتها الأساسية في أن الزيادة الناتجة في اللزوجة كبيرة مقارنةً بكمية السيليكا المُضافة. تُعتبر السيليكا المدخنة آمنة بشكل عام كمُضاف غذائي ^{[ 6 ]} وتُستخدم بكثرة في مستحضرات التجميل. كما تُعتبر مُضافات مثل السيليكا المُترسبة ، والتلك الناعم ، والطباشير عوامل مُكثّفة ، حيث إنها تزيد من اللزوجة والقوام دون التأثير على الخاصية المطلوبة للمزيج.

تشمل عوامل التكثيف المستخدمة في مستحضرات التجميل ومنتجات العناية الشخصية سوائل لزجة مثل بولي إيثيلين جليكول ، وبوليمرات صناعية مثل كاربومير (اسم تجاري لحمض البولي أكريليك )، وصمغ نباتي . قد تعمل بعض عوامل التكثيف أيضًا كمثبتات عند استخدامها للحفاظ على استقرار المستحلب . كما قد تعمل بعض المُرطبات ، مثل الفازلين وأنواع مختلفة من الشموع، كعوامل تكثيف في المستحلب.

يُستخدم المُكثِّفات بشكل أساسي في صناعات الدهانات والطباعة، التي تعتمد اعتمادًا كبيرًا على مُعدِّلات اللزوجة ، لمنع ترسب الأصباغ في قاع العبوة، مما يُؤدي إلى نتائج غير متناسقة. يكاد يكون من المستحيل الحصول على تركيبات مائية، باستثناء حبر الهند وبعض الأصباغ الأخرى القابلة للذوبان في الماء، ولكن هذه التركيبات ستكون ذات تغطية ضئيلة للغاية، وفي أحسن الأحوال ستُلطخ الخشب بشكل طفيف. تُضاف بعض الأصباغ إلى جميع أنواع الدهانات والأحبار الحديثة في المصنع لزيادة عتامة السطح والتحكم في لمعانه، من المطفي إلى شديد اللمعان، وذلك حسب المُكثِّف المُستخدم، ولكن بشكل أكبر حسب حجم الجزيئات المُضافة كمُعدِّل للعتامة. تُعتبر أحجام الجزيئات التي تبلغ 1 ميكرومتر أو أقل الحد الأقصى لللمعان الشديد، والذي يقتصر على الأرجح على طلاءات السيارات الفاخرة، بينما تُؤدي الجزيئات التي يبلغ حجمها حوالي 100 ميكرومتر إلى سطح خشن على المستوى المجهري، مما يُشتِّت الضوء ويجعل السطح يبدو مطفيًا.  

مُعدِّلات الخواص الريولوجية شائعة الاستخدام:

• البولي يوريثان ، البوليمرات الأكريليكية، اللاتكس، الستايرين / البيوتادين ،
• PVA - كحول البولي فينيل ، وليس بولي فينيل أسيتات المستخدم في المواد اللاصقة مثل غراء الخشب. تُوزّع مونومرات PVA في سائل الطلاء أو الحبر في مرحلة مبكرة من الخلط، لأنها لا تؤثر على خواص التدفق إلا إذا كان الرقم الهيدروجيني منخفضًا. يُستخدم حمض البوريك عادةً لبدء عملية البلمرة بعد إضافة الصبغة (مرحلة "طحن" الصبغة) وتوزيعها، ثم يُكثّف الخليط مع التقليب للحفاظ على تجانسه. غالبًا ما تكون هذه المرحلة إشكالية نظرًا لدخول الهواء إلى جميع أنواع المراوح باستثناء تلك ذات القص المنخفض، والتي لا تُناسب هذا الغرض، لذا تُستخدم إضافات مضادة للرغوة للتحكم في فقاعات الهواء، مما يُحافظ على فائدته أثناء تطبيق الطلاء. دخول الهواء أثناء الخلط ليس حكرًا على PVA، بل في الواقع، يكاد لا يوجد تركيبة طلاء لا تتطلب على الأقل بعض العناية في الخلط.
• الطين - الأتابولجيت الذي يُستخدم أيضًا لتشتيت المواد المعلقة، والبنتونيت (بنوعيه المُتكتل وغير المُتكتل)، وأنواع أخرى من طين المونتموريلونيت. عادةً ما يكون الطين، عند جفافه، على شكل مسحوق ناعم جدًا، مما يُسهل تشتيته وتوافقه مع المكونات الأخرى. يُضفي الطين عمومًا ملمسًا غير لامع على الأسطح، على الرغم من طبيعته الجزيئية الدقيقة. لا تقتصر استخدامات الطين على الدهانات والأحبار فحسب، بل تشمل أيضًا صناعات أخرى مثل الأدوية والبناء ومستحضرات التجميل، وخاصةً منتجات تصفيف الشعر وأقنعة إزالة السموم من الوجه، حيث يُفضل استخدام طين البنتونيت والأتابولجيت على مُعدِّلات الخواص الريولوجية الأخرى، ومواد التشتيت، والحشوات المُعتمة، ومضادات الرغوة، والعديد من الاستخدامات المتخصصة الأخرى التي تستغل خصائصه الكامنة العديدة التي جذبت الحرفيين إلى هذه المادة. يُستخرج الطين من مصادر مستدامة ولا يُسبب أي ضرر بيئي جسيم، وكان من بين أرخص المواد الخام حتى وقت قريب، عندما ارتفعت أسعاره بشكل مطرد، نتيجةً لزيادة استخدامه.
• السليلوز - مثل كربوكسي ميثيل السليلوز (CMC) وهيدروكسي ميثيل السليلوز (HMC) وهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز (HPMC) وغيرها - هي جزيئات سليلوز كبيرة مُستبدلة كيميائيًا . تُستبدل مجموعات الهيدروكسيل بمجموعات وظيفية أخرى، مثل الميثيل أو البروبيل. تحدد كمية الاستبدال والوزن الجزيئي لزوجة المحلول، بافتراض ثبات التركيز؛ كما أن زيادة الاستبدال تزيد من اللزوجة.
• السلفونات - أملاح الصوديوم أو الكالسيوم، تتميز بقدرة جيدة على الاحتفاظ بالماء، ومتعددة الاستخدامات، وفعالة للغاية.
• الصمغ - صمغ الغوار، والزانثان، والسليلوز، وصمغ الخروب، وصمغ الأكاسيا هي الصمغ الرئيسي.
• السكريات - الكاراجينان ، والبولولان ، والكونجاك ، والألجينات ، والتي تسمى أحيانًا بالغرويات المائية، هذه المواد المكثفة متعددة الاستخدامات للغاية ومحددة في وظيفتها - لكل منها سلسلة من الدرجات أو الأنواع التي تتصرف بشكل مختلف، على سبيل المثال، الكاراجينان كابا سيشكل مواد هلامية قوية (منشط بالبوتاسيوم) لكن الكاراجينان إيوتا لن يشكل مواد هلامية وسيقوم فقط بالتكثيف.
• البروتينات - الكازين، والكولاجين، ^{[ 7 ]} وأحيانًا الألبومين.
• زيت الخروع المُعدَّل - يشبه إلى حد كبير السليلوز، إذ يحتوي زيت الخروع على مجموعات هيدروكسيل، على عكس الزيوت الأخرى التي تحتوي في الغالب على روابط ثنائية، والتي توجد أيضًا في زيت الخروع، ولكن معظم عمليات الاستبدال تحدث في مجموعات الهيدروكسيل، مما يسمح بإنتاج مشتقات فريدة ذات خصائص متعددة. وقد تركزت أحدث التطورات في مُعدِّلات الخواص الريولوجية في هذه الفئة. فعلى سبيل المثال، أطلقت شركة BASF خط إنتاج جديدًا يعتمد على مشتقات زيت الخروع.
• تعمل مركبات السيليكون العضوية - راتنجات السيليكون، وثنائي الميثيكون، والسيليكون المعدل على تبسيط التركيبة إلى حد ما، وهو استعارة من مستحضرات التجميل.

تُستخدم جميع مُعدِّلات الخواص الريولوجية المذكورة أعلاه في نطاق يتراوح بين 0.2% و 2.0%

في مجال البتروكيماويات، تُعرف عوامل التجلط، أو ما يُسمى أيضاً بالمصلبات ، بأنها مواد كيميائية قادرة على التفاعل مع بقع النفط وتكوين مواد صلبة شبيهة بالمطاط. ^{[ 8 ]} ويمكن بعد ذلك إزالة النفط المتخثر والمجلط من سطح الماء باستخدام الكاشطة أو أجهزة الشفط أو الشباك. ويتطلب ذلك بحراً هادئاً أو متوسط ​​الاضطراب.

تُستخدم مواد متنوعة لتحويل المتفجرات السائلة إلى شكل هلامي. وكثيراً ما يُستخدم النيتروسليلوز وإسترات النيترو الأخرى . ومن الخيارات الأخرى صمغ الغوار المُنتَر .

تتطلب العديد من أنواع الوقود المستخدمة في الأجهزة الحارقة زيادة لزوجتها لتحسين أدائها. وتُستخدم أملاح الألومنيوم للأحماض الدهنية بشكل شائع. وتستخدم بعض التركيبات (مثل نابالم -ب) مواد بوليمرية لزيادة اللزوجة. أما عامل الاشتعال الذاتي المُكثّف ، وهو بديل للنابالم، فهو عبارة عن ثلاثي إيثيل ألومنيوم مُكثّف ببولي إيزوبوتيلين .

تتكون مُكثِّفات الوقود في الغالب من نفس مُكثِّفات السوائل القطبية (الماء)، وذلك لكونها مواد أمفيبية ، أي أنها تحتوي على مجموعة قطبية وأخرى غير قطبية. والاختلاف الوحيد يكمن في اتجاه هذه المجموعات. في الوسط غير القطبي، تتشكل المذيلات العكسية . ^{[ 9 ]}

نظراً لأن التفاعلات بين جزيئات الهيدروكربون هي الأضعف، فإن المذيلات العكسية أقل استقراراً بكثير من المذيلات العادية. وتُشتق المواد الأولية الرئيسية للوقود الهلامي عادةً من أحماض ضعيفة وقواعد قوية أو ضعيفة.

• أسيتات الكالسيوم - مركباتها التناسقية
• بولي (ألكيل ميثاكريلات) - وخاصة بولي (أيزوبوتيل ميثاكريلات)
• البوليسترين
• أكسيد الألومنيوم - (بعض الدرجات)
• شمع البارافين
• ألكوكسيد الألومنيوم ( سلسلة ISO )
• ثاني أكسيد السيليكون (بعض الأنواع)
• المطاط الطبيعي ( سلسلة LA )
• رباعي أوكسي بورات - معقداتها التناسقية
• الكازين
• الكبريت (متعدد الكبريتيدات)
• بوليبوتادين
• الأسفلت - والمعادن العضوية الأخرى
• طين البنتونيت (النوع المحب للماء)
• معدن غرواني
• الصابون المعدني - وخاصة صابون هيدروكسي ألومنيوم
• مشتقات السليلوز
• ألكيل المعادن - وخاصة ثنائي ألكيل هيدروكسي غاليوم وثلاثي ألكيل القصدير فلوريدات
• كاربومير
• ألجينات

• مادة مخاطية
• مخفف الطلاء
• البوليمر الإلكتروليتي
• زيادة اللزوجة مع القص
• ترقق القص

• قاموس كوك: المُكثِّفات