Perbedaan Antara Propilen Glikol dan Etilen Glikol

Propilen glikol (PG) dan etilen glikol (EG) terlihat hampir dapat dipertukarkan. Keduanya merupakan cairan tidak berwarna, sedikit kental dengan sedikit rasa manis. Keduanya dapat larut sepenuhnya dengan air, dan keduanya berfungsi sebagai pelarut dan penekan titik beku. Mereka muncul dalam banyak aplikasi yang sama: antibeku, cairan penghilang lapisan es, sistem-perpindahan panas, sintesis poliester.

Satu-satunya hal yang benar-benar membedakannya adalah toksisitasnya. EG sangat beracun, dan merupakan toksikan perkembangan yang dikonfirmasi berdasarkan California Prop 65. PG secara umum diakui sebagai aman (GRAS) oleh FDA untuk penggunaan makanan, dengan LD50 oral sekitar 20 g/kg, yang menempatkannya dalam kelas toksisitas yang kira-kira sama dengan garam meja. Ingatlah kedua fakta tersebut dan perbandingan selanjutnya akan diterapkan.

Chemistrynya cukup mirip sehingga pilihannya hampir tidak pernah tergantung pada performa. Hal ini sebagian besar berkaitan dengan di mana material tersebut akan berakhir dan siapa yang dapat melakukan kontak dengannya. Artikel ini membahas kimia, sifat, aplikasi, profil keamanan, kondisi penyimpanan, dan dampak lingkungan dari setiap senyawa, secara berdampingan.

1. Sekilas Identitas Kimia

Kedua senyawa tersebut merupakan diol vicinal, yang berarti kedua gugus hidroksil berada pada karbon yang berdekatan. Detail struktural itulah yang membuat mereka memiliki perilaku pelarut yang serupa. Perbedaannya (satu karbon ekstra dalam PG, ditambah alkohol sekunder asimetris) mendorong perbedaan sifat fisik, metabolisme, dan toksisitas yang akan dibahas selanjutnya dalam artikel ini.

2. Sifat Fisik

Kedua glikol ini memiliki sebagian besar sifat fisik yang sama karena arsitektur molekulernya sangat mirip. Namun, perbedaan yang penting adalah nyata dan mendorong banyak-keputusan kasus penggunaan.

Kesimpulan praktisnya: EG memiliki viskositas yang lebih baik, konduktivitas termal yang lebih baik, dan biaya per unit penurunan titik beku-yang lebih rendah. PG memiliki keunggulan untuk-pekerjaan bersuhu rendah (di bawah -20 derajat ) dan untuk aplikasi apa pun yang diatur oleh peraturan makanan atau farmasi.

3. Perilaku dan Reaktivitas Kimia

Kedua glikol berperilaku sebagai pelarut protik polar. Mereka melarutkan berbagai senyawa organik polar dan cukup polar, menerima ikatan hidrogen, dan bertindak sebagai pemlastis ringan. Mereka juga berbagi sebagian besar chemistry hilir:

• Esterifikasi dengan asam karboksilat menghasilkan mono- dan di-ester. Ester PG, terutama dengan asam lemak, adalah pengemulsi kelas makanan yang umum-. Esterifikasi EG dengan asam tereftalat adalah cara pembuatan PET.
• Eterifikasi dengan alkohol menghasilkan glikol eter (PGME, EGME, dan lainnya), yang digunakan sebagai pelarut penggabung dalam pelapis dan tinta cetak.
• Oksidasi oleh oksidator kuat (kromat, asam nitrat, perklorat) harus dihindari dalam penyimpanan.
• Dekomposisi termal di atas sekitar 300 derajat menghasilkan uap yang mudah terbakar dan asap tajam (asetaldehida, asam asetat, CO).

Ketidakcocokan bersama: oksidator kuat, zat pereduksi kuat, isosianat, asam klorosulfonat, natrium hipoklorit.

4. Aplikasi

4.1 Kegunaan utama propilen glikol

1. Makanan (E-nomor E1520). Humektan pada makanan yang dipanggang, pembawa rasa pada minuman, bahan pemlastis pada permen karet. Disetujui oleh FDA berdasarkan 21 CFR 184.1666, oleh EFSA, dan oleh JECFA.
2. Farmasi (kelas USP / EP). Eksipien dalam formulasi oral, topikal, dan injeksi, juga merupakan pelarut pembawa untuk API yang tidak larut dalam air-. PG sendiri merupakan bahan aktif dalam beberapa obat (misalnya, ia muncul sebagai pengencer nitrogliserin).
3. Kosmetik dan perawatan pribadi. Pelembab dalam lotion, sampo, deodoran; pelarut untuk wewangian.
4. Cairan-rokok elektronik/vape. Basis dominan untuk larutan nikotin. Ini membawa rasa dengan baik dan memberikan rasa yang lebih lembut di tenggorokan daripada gliserol.
5. Makanan-antibeku kontak dan pencair es. Pabrik susu, tempat pembuatan bir, saluran air minum, di mana saja yang memungkinkan terjadinya kontak dengan manusia secara insidentil.
6. Asap panggung dan kabut teatrikal. Diuapkan untuk membuat-aerosol dengan tingkat iritasi rendah untuk konser, lokasi syuting film, dan pelatihan-latihan kebakaran.
7. Resin poliester tak jenuh. Sebuah blok bangunan untuk komposit kelautan dan konstruksi.
8. Makanan hewan dan pakan ternak. Retensi kelembaban dan palatabilitas.

4.2 Kegunaan utama etilen glikol

1. Antibeku otomotif dan cairan pendingin mesin. Sekitar setengah dari permintaan EG global berasal dari sini. Biasanya dicampur 50/50 dengan air ditambah paket-inhibitor korosi.
2. Serat poliester dan resin PET. Aplikasi tunggal terbesar, lebih dari 60% total permintaan. PET berakhir di botol, tekstil, dan film kemasan.
3. Cairan pemindah panas-industri. HVAC, proses pendinginan, putaran panas bumi, pengumpul panas matahari, gelanggang es.
4. Cairan deicing. Landasan pacu bandara, pesawat terbang, sistem jalan raya. Sering dicampur dengan PG di dekat terminal untuk menurunkan risiko toksisitas.
5. Cairan hidrolik dan rem. Biasanya sebagai komponen glikol-eter.
6. Perantara kimia. Asam oksalat, glikol eter, morfolina, 1,4-dioksan.
7. Tinta cetak, pewarna, bahan kimia kulit. Pembawa pelarut.
8. Bahan peledak dan amunisi. Agen gelatinisasi untuk nitroselulosa.

4.3 Dimana pilihan sebenarnya penting

Tiga area yang tumpang tindih adalah area di mana kesalahan cenderung terjadi:

• Antibeku dan pencair es. PG termasuk dalam zona-yang bersentuhan dengan makanan atau sensitif terhadap lingkungan. EG adalah standar industri.
• Cairan-pemindah panas. EG ketika toksisitas dikendalikan dan biaya menjadi penting. PG bila kebocoran dapat mencapai makanan, air minum, atau ruang publik.
• Resin poliester. EG mendominasi PET. PG hanya muncul pada poliester tak jenuh khusus.

5. Keamanan dan Toksisitas

Toksikologi inilah yang membedakan kedua bahan ini. Meskipun bahan kimianya mengatakan "dapat dipertukarkan", profil keamanannya biasanya tidak.

5.1 Propilen Glikol

Toksisitas oral akut (LD50, tikus): sekitar 20,000 mg/kg. Diklasifikasikan sebagai "praktis tidak-beracun".

• Status FDA: GRAS untuk makanan (21 CFR 184.1666).
• Nasib metabolik: dimetabolisme oleh alkohol dehidrogenase menjadi asam laktat dan asam piruvat, keduanya merupakan zat antara normal dalam metabolisme karbohidrat. Dihapus dengan cepat.
• Iritasi kulit dan mata: ringan. Bukan bahan pemeka pada konsentrasi penggunaan biasa.
• Penghirupan: bahaya rendah. Konsentrasi aerosol yang tinggi dapat menyebabkan iritasi ringan pada saluran pernapasan.
• Penggunaan terapeutik: bahan aktif atau eksipien dalam banyak obat oral, topikal, dan suntik yang disetujui FDA-.
• Kekhawatiran{0}}dosis berulang: dosis yang sangat tinggi, di atas sekitar 1 g/kg/hari secara oral, dapat menyebabkan asidosis laktat pada individu yang rentan. Jarang terjadi, dan jauh di atas paparan industri pada umumnya.

5.2 Etilen Glikol

• Toksisitas oral akut (LD50, tikus): sekitar 4,700 hingga 7,712 mg/kg tergantung penelitian.
• Dosis mematikan bagi manusia: diperkirakan 1,4 hingga 1,6 mL/kg berat badan. Untuk orang dewasa, kira-kira 100 mL. Untuk anak kecil, sekitar 10 mL sudah cukup.
• Jalur metabolisme: dioksidasi oleh alkohol dehidrogenase menjadi glikoaldehida, kemudian menjadi asam glikolat, asam glioksilat, dan akhirnya asam oksalat. Oksalat mengendap sebagai kristal kalsium oksalat di tubulus ginjal dan menyebabkan gagal ginjal akut dalam waktu 24 hingga 72 jam setelah konsumsi.
• Gejala akut (30 menit hingga 12 jam setelah konsumsi): mual, muntah, sakit perut, bicara cadel, ataksia, nistagmus, asidosis metabolik, hipokalsemia (akibat pengendapan kalsium oksalat). Kasus yang parah berkembang menjadi kejang, koma, dan kematian.
• Penangkal khusus: fomepizole (4-methylpyrazole) atau etanol. Keduanya memblokir alkohol dehidrogenase dan mencegah pembentukan metabolit beracun. Kasus yang parah juga memerlukan hemodialisis.
• Penyerapan kulit: signifikan. EG menembus kulit dengan mudah. Kontak yang terlalu lama atau berulang dengan pakaian atau sarung tangan yang terkontaminasi dapat menyebabkan toksisitas sistemik.
• Batas paparan inhalasi: Batas OSHA 50 ppm (125 mg/m³). ACGIH TLV-TWA 25 ppm (fraksi uap). NIOSH REL juga 25 ppm.
• Rasa manis: faktor risiko utama tertelannya secara tidak sengaja oleh anak-anak, hewan peliharaan, dan satwa liar.
• Klasifikasi GHS: Toksisitas Akut Kategori 4 (oral, H302); Toksisitas Organ Sasaran Spesifik, paparan berulang, Kategori 2 (H373).
• Toksisitas reproduksi: tercantum dalam California Proposition 65 sebagai racun yang berkembang sejak Juni 2014.

5.3 Sekilas tentang toksisitas

6. Penyimpanan dan Penanganan

6.1 Propilen Glikol

• Wadah yang direkomendasikan: baja tahan karat (304/316), baja karbon dengan lapisan epoksi, plastik HDPE, aluminium hanya untuk jangka pendek.
• Suhu penyimpanan: 10 hingga 35 derajat adalah ideal praktis. PG menjadi sangat dingin, sehingga dapat tetap cair jauh di bawah titik beku nominalnya. Pembekuan tidak merusak produk, namun meningkatkan volume sekitar 1,5%, jadi biarkan ullage.
• Perlindungan kelembaban: penting. PG bersifat higroskopis dan akan menarik air dari udara lembab, mengencerkan konsentrasi dan menggeser titik beku. Jaga agar wadah tetap tertutup rapat. Selimut nitrogen bermanfaat untuk penyimpanan massal.
• Umur simpan: 24 bulan dalam kemasan asli tersegel, 12 bulan setelah dibuka.
• Inkompatibilitas: oksidator kuat (perklorat, dikromat, asam nitrat pekat), zat pereduksi kuat, isosianat.
• APD untuk penanganan rutin: sarung tangan nitril, kaca mata safety, jas lab. Kebersihan industri standar sudah cukup.

6.2 Etilen Glikol

• Wadah yang direkomendasikan: baja tahan karat, baja karbon, drum baja berlapis, HDPE. Hindari aluminium telanjang; EG bereaksi dengan aluminium seiring waktu, terutama dengan panas, dan menghasilkan gas hidrogen.
• Suhu penyimpanan: 10 hingga 40 derajat. Titik bekunya -12,9 derajat. EG yang dibekukan meningkatkan volume sekitar 1,6%, jadi sisakan setidaknya 10% ullage dalam drum yang disimpan di gudang tanpa pemanas di iklim dingin.
• Perlindungan kelembaban: kurang penting dibandingkan dengan PG, namun tetap diperlukan untuk menjaga kemurnian tetap utuh.
• Umur simpan: 24 bulan tersegel, 12 bulan setelah dibuka.
• Ketidakcocokan: oksidator kuat, asam kuat, natrium hipoklorit, asam klorosulfonat, oleum. Akan menimbulkan korosi pada baja karbon biasa pada suhu tinggi.
• APD untuk penanganan rutin: sarung tangan nitril atau neoprena dengan ketebalan minimal 8 mil (EG mampu menembus nitril tipis), kacamata pelindung percikan, celemek bahan kimia, alas kaki-jari kaki tertutup yang tahan bahan kimia-. Perlindungan pernapasan jika ventilasi tidak memadai.
• Respon terhadap tumpahan: jangan gunakan serbuk gergaji atau bahan penyerap lainnya yang mudah terbakar.Mengandung penyerap inert seperti pasir, vermikulit, atau perlit. Cuci residu dengan banyak air dan cegah masuk ke saluran pembuangan, air permukaan, atau air tanah.
• Penahanan sekunder: diperlukan untuk penyimpanan massal berdasarkan sebagian besar peraturan lingkungan (40 CFR 264.175 di AS, EU Directive 96/82/EC).

7. Dampak Lingkungan

7.1 Daya hancur secara biologis

PG mudah terurai secara hayati. Uji OECD 301B dan 301F menunjukkan lebih dari 70% evolusi BOD/CO₂ dalam waktu 28 hari dalam kondisi aerobik. Biodegradasi anaerobik juga didokumentasikan.

EG juga mudah terurai secara hayati. Evolusi CO₂ 301B OECD mencapai 90% dalam 28 hari. Jalur degradasi (glikolaldehida menjadi asam glikolat menjadi CO₂) ditandai dengan baik.

7.2 Toksisitas perairan

PG: LC50 untuk Pimephales promelas (96 jam) berada di atas 46.500 mg/L, yang secara praktis dianggap tidak-beracun bagi ikan. EC50 untuk Daphnia magna (48 jam) di atas 43.500 mg/L.

EG: LC50 untuk Pimephales promelas (96 jam) berkisar dari 18.000 hingga sekitar 100 mg/L di seluruh penelitian. Hal ini menempatkannya dalam kategori "tidak terlalu beracun" berdasarkan kriteria standar, namun konsumsi oleh satwa liar, hewan peliharaan, dan burung masih menjadi masalah-dunia nyata. EC50 untuk Daphnia magna (48 jam) adalah sekitar 46.000 mg/L.

7.3 Bioakumulasi

Kedua senyawa tersebut mempunyai log Kow sekitar -1,4 hingga -1,9, lipofilisitas sangat rendah. Diperkirakan tidak ada bioakumulasi dalam jaring makanan akuatik atau terestrial.

7.4 Jejak karbon (dari awal-ke-gerbang, indikatif)

Kedua senyawa berbasis bio-tersedia secara komersial dari pemasok besar. Teknologi ini mengurangi jejak karbon sebesar 40 hingga 60%, namun biayanya sekitar 1,5 hingga 2,5× lebih besar dibandingkan produk petrokimia.

7.5 Status peraturan

8. Ringkasan-Berdampingan-Berdampingan

9. Bagaimana Memutuskan Antara PG dan EG

Keputusan jarang sekali mengenai kinerja. Kedua glikol tersebut merupakan pelarut dan-penekan titik beku yang sangat baik. Keputusannya hampir selalu berkaitan dengan batasan peraturan, keselamatan, dan-penggunaan akhir.

• Jika cairan dapat mengenai makanan, minuman, obat-obatan, kosmetik, atau air minum, pilih PG. Tidak ada pengganti propilen glikol yang dapat diterima dalam aplikasi ini.
• Jika aplikasinya adalah otomotif,{0}}perpindahan panas industri skala besar, atau sintesis poliester, EG adalah pilihan default yang ekonomis, dengan kontrol teknik yang tepat untuk toksisitas.
• Jika penerapannya melibatkan potensi kontak dengan manusia, hewan peliharaan, satwa liar, atau area yang sensitif terhadap lingkungan, PG adalah pilihan yang tepat, bahkan dengan biaya yang lebih tinggi.
• Jika aplikasinya murni industri dan-didorong oleh biaya (pendinginan-loop tertutup di pabrik kimia, misalnya), EG dapat berfungsi, dengan kontrol penahanan dan pembuangan sekunder yang tepat.
• Jika Anda memerlukan titik beku di bawah -20 derajat , PG menang, karena EG murni membeku pada -12,9 derajat . Campuran EG-air bisa lebih rendah, tetapi memerlukan kontrol rasio dan verifikasi yang cermat.

10. Pertanyaan yang Sering Diajukan

Apa perbedaan utama antara propilen glikol dan etilen glikol?

Toksisitas. PG adalah GRAS untuk kontak makanan, dengan LD50 oral sekitar 20.000 mg/kg. EG sangat beracun, dengan dosis mematikan bagi manusia sekitar 1,4 mL/kg berat badan, dan obat penawar khusus (fomepizole atau etanol) diperlukan jika seseorang keracunan.

Bisakah saya menggunakan etilen glikol dalam sistem-food grade?

Tidak. EG tidak disetujui untuk kontak dengan makanan berdasarkan FDA 21 CFR, EFSA, atau sebagian besar peraturan-keselamatan makanan nasional. Hanya tingkat PG, USP, atau FCC yang boleh muncul di sistem mana pun yang berpotensi bersentuhan dengan makanan atau air-minum.

Apakah propilen glikol dapat terurai secara hayati?

Ya. PG mudah terurai secara hayati dalam kondisi aerobik dan anaerobik, mencapai lebih dari 70% penghilangan BOD/CO₂ dalam 28 hari per pengujian OECD 301.

Mengapa etilen glikol digunakan dalam antibeku mobil padahal sangat beracun?

EG memiliki kombinasi terbaik antara biaya rendah, viskositas rendah, titik didih tinggi, dan sifat-perpindahan panas yang baik. Sistem otomotif dirancang sebagai sistem tertutup dengan pembuangan yang benar, namun tumpahan dan pembuangan yang tidak tepat menimbulkan risiko lingkungan dan keselamatan yang berkelanjutan, yang merupakan salah satu alasan PG semakin banyak digunakan dalam-penanganan makanan dan aplikasi yang sensitif terhadap lingkungan.

Bisakah propilen glikol dan etilen glikol dicampur?

Bahan-bahan tersebut dapat bercampur secara kimia, namun mencampurkannya bukanlah ide yang baik. Campuran tersebut tidak memenuhi syarat untuk-sertifikasi food grade, dan toksisitas campuran tersebut didominasi oleh komponen EG. Tidak ada alasan industri untuk menggabungkannya.

Glikol manakah yang memiliki titik beku lebih rendah?

PG, banyak sekali. Titik beku PG adalah -59 derajat, dibandingkan -12,9 derajat untuk EG murni. Campuran EG-air dapat mencapai titik beku yang lebih rendah (turun hingga sekitar -50 derajat pada sekitar 60% EG), namun hal ini memerlukan kontrol rasio yang cermat dan verifikasi titik beku.

Propilen glikol tingkat berapa yang harus saya gunakan untuk aplikasi makanan?

Kelas USP (Farmakope Amerika Serikat) atau kelas FCC (Kodeks Bahan Kimia Makanan). Keduanya memenuhi batasan ketat pada logam berat, sisa pelarut, dan kontaminasi mikroba.

Etilena glikol tingkat berapa yang harus saya gunakan untuk pendingin industri?

MEG-tingkat industri (setidaknya kemurnian 99,5%) untuk sistem transfer panas-loop tertutup, atau EG-kelas antibeku dengan paket penghambat korosi-campuran sebelumnya untuk pekerjaan otomotif.

Apakah artikel ini merupakan pengganti Lembar Data Keselamatan pemasok?

Tidak. Angka-angka di sini berasal dari sumber peraturan yang tersedia untuk umum dan dimaksudkan sebagai perbandingan umum, bukan pengganti SDS dari pemasok Anda. Selalu periksa SDS saat ini untuk produk dan kadar tertentu sebelum menangani, menyimpan, atau membuang salah satu senyawa tersebut.

11. Kesimpulan

PG dan EG adalah diol yang secara kimiawi serupa, namun keduanya memiliki kegunaan yang berbeda dan tidak boleh diperlakukan sebagai diol yang dapat dipertukarkan. PG umumnya dipilih untuk aplikasi yang melibatkan potensi kontak dengan manusia atau lingkungan, termasuk makanan, obat-obatan, kosmetik, sistem air minum, dan deicing. EG banyak digunakan dalam aplikasi antibeku, produksi poliester, dan perpindahan panas-industri, yang toksisitasnya dapat dikelola melalui penanganan dan tindakan keselamatan yang tepat.

Pilihan antara PG dan EG terutama bergantung pada aplikasi, persyaratan keselamatan, kebutuhan kinerja, dan biaya keseluruhan. Untuk aplikasi yang mengutamakan toksisitas, PG umumnya merupakan pilihan yang lebih disukai. Untuk aplikasi industri yang mengutamakan kinerja dan biaya, EG seringkali lebih cocok.