КАЛИЯ КАРБОНАТ

Карбонаты калия (Е501)

КАЛИЯ КАРБОНАТ

Карбонаты калия – вещество, которое вошло в человеческий обиход ещё за 1,5-2 тысячи лет до нашей эры. Всё это время его свойствами пользовались, в том числе, и для приготовления пищи, не говоря уже о многочисленных и разнообразных химических реакциях и процессах.

Изучение вещества продолжается до сих, но на сегодняшний день оно является одной из самых безопасных пищевых добавок. Углекислый калий, поташ или добавка Е501 проявляет свойства разрыхлителя, регулятора кислотности, стабилизатора, почему его и ценят производители.

Впрочем, кроме сферы изготовления пищевых продуктов, карбонат калия нашёл себе применение и в других отраслях промышленности.

История карбоната калия: от древесной золы до углекислого газа

Поташ – вещество, которое было добыто человеком в древние времена именно с использованием древесной золы или золы морских водорослей. Золу обрабатывали горячей водой в специальных деревянных ёмкостях, после чего полученный раствор подливали в горящий костёр, при этом стараясь не затушить его.

В результате упаривания костра раствором, на дне образовывался крупный слой соли. Чтобы получить 1 килограмм поташа, расходовалось 2 кубометра древесины, что делало вещество дорогим и нерентабельным для массового или фабричного использования.

Вплоть до конца 19 столетия поташ добывали именно методом водной экстракции из золы, в основном в России и Северной Америке, частично в Европе. Например, в России уже в 16 веке открывались фабрики по добыче вещества.

Основная технология получения в заводских условиях всё так же основывалась на использовании древесной золы: её засыпали в деревянную ёмкость и заливали чистой водой.

Через 4-6 часов, когда зола частично растворится, жидкую часть смеси (щелочную воду) переливали в металлический котёл, а остатки золы снова заливали водой, оставив примерно на 4-6 часов.

Цикл повторялся всего от 2 до 4 раз, пока вся зола в растворённом виде с водой не оказывалась в котле. После котёл начинали нагревать, выпаривая жидкость. В результате на дне металлического котла оставался слой соли серого цвета. После прокаливания в печи она становилась чисто белой.

С 17 по 19 столетие поташ был в Европе основным химическим реагентом, часто использовался в приготовлении пищи, составлял основу различных моющих и чистящих средств.

Сегодня метод синтезирования добавки выглядит иначе: её производят путём воздействия углекислым газом на гидроксид калия.

Свойства добавки Е501, её химическая характеристика

Углекислый калий представляет собой среднюю соль калия и угольной кислоты. На вид представляет собой кристаллический порошок белого цвета, не имеющий запаха. Зато вкус у добавки присутствует – характерный щелочной. В гидратированной форме может иметь вид бесцветных кристаллов.

Вещество не растворяется в спиртах, но обладает хорошей растворимостью в воде. Также его характеризует высокая термоустойчивость и сильная гигроскопичность. Находясь на воздухе, вещество втягивает в себя влагу, и его кристаллы буквально расплываются.

Температура плавления – 891 градус Цельсия.

Под кодом “Е501” скрываются несколько разновидностей пищевых добавок:

  • карбонат калия Е501i;
  • гидрокарбонат калия Е501ii.

Основные свойства добавки – стабилизирующее (способность создавать и закреплять необходимую форму, текстуру и структуру продукта), регулирующее кислотность среды (углекислый калий применяют для установления и сохранения определённого уровня рН). Также может применяться как эмульгатор и разрыхлитель.

Кроме того, вещество оказывает противомикробное и кератолитическое действие.

Использование поташа: столетия назад и сейчас

Изначально, когда вещество только было обнаружено человеком, его оценили как эффективное средство для очистки и дезинфекции. После выщелачивания древесной смолы в водоемах, в них проще было отстирать ткани и очистить посуду от остатков пищи и жира.

Позже было обнаружено свойство улучшения теста – после добавления поташа оно становилось более воздушным. Начиная примерно с 16 века, основными отраслями потребления углекислого калия стало изготовление стекла, мыловарение и выработка красящих веществ.

Можно говорить о том, что поташ вышел на производственный уровень.

Сегодня сфера использования добавки Е501 значительно расширилась. Её можно обнаружить, например, в некоторых продуктах питания:

  • в шоколаде (используется как стабилизатор и эмульгатор, улучшающий структуру и предотвращающий появление белого налёта на шоколаде);
  • в продуктах из какао, сухом молоке, печенье, выпечке, хлебобулочных изделиях (выступает разрыхлителем, а в дрожжевом тесте является питательной средой для дрожжей);
  • в сгущённом молоке (стабилизирует консистенцию);
  • в джемах, мармеладе и варенье из цитрусовых (осуществляет регулирование кислотности);
  • в пряниках (вместо добавки Е500);
  • в безалкогольных напитках (действует как регулятор кислотности).

Фармацевтическая отрасль ценит карбонат калия за его дезинфицирующее действие: вещество включают в состав мазей, кремов и гелей с бактерицидным и противогрибковым эффектом, противочесоточных растворов.

При гипокалиемии гидрокарбонат калия назначается в составе комбинированной терапии вместе с натрия альгинатом или натрия цитратом.

Как и раньше, вещество используется как очиститель и компонент бытовой химии, жидкого мыла, различных дезинфекторов для рук и столовых приборов.

В сфере сельского хозяйства карбонат калия считается эффективным удобрением для почвы, кроме того, им обрабатывают и дезинфицируют помещения для животных: загоны, хлева, стойла.

Как компонент некоторых строительных материалов, Е501 обеспечивает их морозоустойчивость.

Воздействие на человека: польза или вред

Калий как элемент, жизненно важный для нормального функционирования организма, содержится в самом теле человека, и в процессе его жизнедеятельности может вымываться. Карбонат калия можно рассматривать как источник восполнения калия. Вещество усваивается стенками пищеварительного тракта, остатки выводятся вместе с продуктами жизнедеятельности.

С другой стороны, переизбыток добавки Е501 может провоцировать развитие гиперкалиемии, то есть состояния, когда почки не могут вывести весь лишний калий из организма, и он начинает накапливаться. Именно почки и страдают в первую очередь, так как в результате может нарушиться функция надпочечников (болезнь Аддисона).

В чистом виде углекислый калий небезопасен, как и всякая щёлочь. При попадании на кожу появляется химический ожог с соответствующими симптомами (покраснение, раздражение, зуд). Необходимо как можно быстрее промыть поражённое место проточной холодной водой, а при необходимости обратиться к врачу.

Если вещество попадает в дыхательные пути, оно негативно воздействует на слизистые, в результате чего может появиться аллергическая реакция, удушье, у астматиков – приступы.

Концентрация добавки в пище настолько мала, что не причиняет человеку вреда. С осторожностью нужно относиться скорее к чистящим средствам и различным биологически активным добавкам с Е501 в составе.

Варианты упаковки для вещества: как перевозят и хранят карбонат калия

Обычно в заводских условиях добавку фасуют в мешки, контейнеры или барабаны. Мешки должны соответствовать некоторым требованиям: они должны быть либо пятислойными с ламинированным слоем внутри, либо многослойными бумажными с соответствующим подкладом, либо пропиленовыми, в которых также должен быть защитный внутренний слой.

Барабаны и коробки изготавливаются из гофрированного картона, а внутри имеют слой пищевого полиэтилена, который используется и для производства специальных контейнеров для перевозки и хранения Е501.

Углекислый калий или калия карбонат – одна из древнейших солей, известных человеку. Её, как компонент древесной золы, обнаружили ещё во 2 тысячелетии до нашей эры, и до сих пор применяют в самых различных сферах деятельности человека.

Добавка является разрешённой к использованию в Украине, России, государствах Европейского союза.

Встретить её можно в продуктах питания (шоколаде, варенье, мармеладе, сгущённом молоке, продуктах из какао), а также в средствах для чистки, медикаментах и строительных материалах.

Фермеры также применяют вещество для удобрения земель, обработки ран у домашнего скота, дезинфекции помещений, где содержатся животные.

Источник: https://FoodandHealth.ru/dobavki/karbonaty-kaliya-e501/

Карбонат калия

КАЛИЯ КАРБОНАТ

Карбонат калия (пищевая добавка Е501i)— средняя соль калия и угольной кислоты с химической формулой K2CO3. Внешне выглядит как белое кристаллическое вещество, хорошо растворим в воде. Водные растворы карбоната калия присоединяют углекислый газ с образованием гидрокарбоната калия. С двуокисью серы водные растворы реагируют с образованием гидросульфита калия и двуокиси углерода.

Пищевая добавка Е501(i) относится к стабилизаторам, разрыхлителям и регуляторам кислотности искусственного происхождения, используется в технологических целях в процессе производства пищевых продуктов.

Различают два типа применяемых в пищевой промышленности карбонатов калия:

  • Е501(i) Карбонат калия с формулой K2CO3;
  • Е501(ii) Гидрокарбонат калия с формулой KHCO3.

Карбонат калия получают путём химического воздействия углекислого газа на гидроксид калия (каустический поташ). Гидрокарбонат калия — взаимодействием карбоната калия с диоксидом углерода.

Историческая справка

На Руси поташ добывали ещё с 16 века, он считалась достаточно ценным веществом.

Однажды, в 1660 году, при угрозе нападения татар, боярин Морозов даже написал указ, что бы все крестьяне прятали и закапывали поташ, но только в такие ямы, «где б вода не была, на высоких местах», что бы хорошо растворимая соль не ушла в почву.

Изготавливали поташ следующим способом: древесную золу обрабатывали горячей водой в деревянных корытах, и получившимся раствором поливали горящий костёр, но так, что бы его не потушить. Костёр упаривался и на дне крупным слое кристаллизовался поташ, который затем выдалбливали ломами и закупоривали в бочки.

Для получения килограмма поташа требовалось около двух кубометров древесины, поэтому в те времена лес часто выжигали целыми посадками. Для получения поташа использовали древесину только некоторых пород дерева: клён, сосну, берёзу, так как в них наибольшее содержание карбоната калия.

На производство поташа ещё Пётр Ⅰ в 1721 году установил монополию: «Нигде никому отнюдь поташа не делать и никому не продавать под страхом ссылки в вечную каторжную работу». С целью сбережения леса, поскольку вводил технологию производства поташа из «худых бочек, сучьев и прочих обрезков» то есть вторичная переработка.

Получение

Карбонат калия получают:

  • как побочный продукт получается при переработке нефелинов;
  • путём электролиза хлорида калия, в результате чего образуется гидроксид калия, который, вступая в реакцию с углекислым газом, образует воду и карбонат калия:
    2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O;
  • воздействием CO2 на раствор гидроксида калия.

Для использования в качестве удобрения, поташ получают из щёлока при выщелачивании водой золы из злаков или водорослей, так как именно карбоната калия больше всего в растворимой части растительных остатков (белая «зола» от костра — в основном поташ).

Принцип добычи: в глиняный обожжённый сосуд с небольшим отверстием на дне насыпали золу и слегка утрамбовывали. Потом его заливали определённым количеством воды. Воду, прошедшую через сосуд, тщательно собирали и ею заливали следующую партию. И так до тех пор, пока жидкость не приобретала сиропообразную консистенцию.

После лишнюю жидкость выпаривали в металлической посуде и получали поташ.

Применение

Карбонат калия применяют:

  • для изготовления жидкого мыла;
  • для производства пигментов;
  • для производства хрустального, оптического или тугоплавкого стекла;
  • крашения;
  • для выращивания сельскохозяйственных культур (соли калия являются хорошим удобрением для растений);
  • в фотографии как элемент проявителей;
  • в качестве добавки в строительный раствор и бетон для уменьшения температуры замерзания (даёт белые пятна, поэтому разрабатываются специальные противоморозные присадки, не дающие разводов);
  • для производства других соединений калия;
  • как поглотитель сероводорода при очистке газов;
  • как обезвоживающий агент;
  • зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е501.

Польза и вред

Пищевая добавка Е501(i) способна восполнять запасы калия. Калий — основной внутриклеточный ион, играет важную роль в регуляции различных функций организма. Хорошо абсорбируется в стенки пищеварительной системы. Элиминируется естественным путём.

Рекомендуется соблюдать осторожность при болезнях почек, желудочно-кишечного тракта, сердечной недостаточности.

При работе с взвесью Е501(i) необходимо соблюдать технику безопасности (при вдыхании мелких крупиц вещества может возникать раздражение и отёчность; при попадании на кожу возможны аллергическая сыпь и экзема — рекомендуется сразу промыть водой поражённое место). Имеет ряд противопоказаний для использования в детском питании.

В продуктах питания содержится в безопасном количестве.

Источник: https://medum.ru/karbonat-kaliya

Физико-химические свойства

Химическая формула K2CO3. Внешний вид – безцветные моноклинные кристаллы. Не растворим в ацетоне. Нормально растворим в этаноле. Растворимость в метаноле (25°С) 6,0 г/100 г. Растворимость в глицерине (20°С) 39,4 г/100 г. Температура плавления 891°С. Плотность 2,43 г/см3.

Растворимость калия карбоната (поташа) в воде

Температура воды, °С

Растворимость, г/100 г воды

0

107

10

109,2

20

111

25

112,3

30

113,7

40

116,9

60

125,7

80

139,2

100

155,8

200

274

Применение поташа в качестве удобрения

Калия карбонат (калий углекислый, поташ) – калийное удобрение для дерново – подзолистых кислых почв. Высоконцентрированное щелочное калийное удобрение – содержит 50% окиси калия.

Необходимо его применять на кислых почвах в качестве основного калийного удобрения, особенно под культуры, чувствительные к хлору. Кстати, калий в печной (древесной) золе находится именно в форме поташа, что и определяет его щелочные свойства.

Рекомендуется внесение под картофель на кислых почвах.

https://www.youtube.com/watch?v=0YTS4SToGyc

Человек давно заметил, что внесение в почву золы приводит к увеличению урожайности. О том, что ее активным началом является карбонат калия K2CO3 – поташ, стало ясно гораздо позже.

До разработки промышленных способов производства соды поташ играл исключительно важную роль в различных производствах: стекольном, текстильном, мыловаренном и др. Его получали сжиганием древесины, обработкой водой золы с последующим выпариванием водного раствора.

Из золы сожженного 1 м3 вяза получали 0,76 кг поташа, ивы – 0,63, липы – 0,50 кг. В России лес бездумно сжигали на поташ до середины XIX в. калия в золе от сгоревших растений обычно очень высокое: в золе соломы злаков от 9 до 22%, гречишной соломы – 25…35, стеблей подсолнечника 36…40, торфа 0,5…

4,7%. Само слово “поташ” произошло от древнего немецкого “пот” – горшок и “аш” – зола, так как щелок, получающийся при обработке золы водой, выпаривался в горшках.

В XVI – XVII вв. поташ получали в огромных количествах из древесной золы, которую вываривали в больших котлах. Из поташа приготавливали главным образом литрованную (очищенную) калийную селитру, которая шла на изготовление черного пороха.

Особенно много поташа производилось в России, в лесах вблизи Арзамаса и Ардатова на передвижных заводах (майданах), принадлежавших родственнику царя Алексея Михайловича, ближнему боярину Б.И.Морозову. Такие заводики вырабатывали до 770 тн.

поташа в год.

В тот же период, производство поташа на Украине было менее концентрировано и сильней рассредоточено – каждый уважающий себя “заможный” казак почитал за честь иметь собственный микрозаводик по его производству – технология то элементарнейшая, и чрезвычайно доходная.

Применение поташа в строительстве

Применение калия карбоната в строительстве обусловлено, в первую очередь, особенностями гидратации цемента. При пониженных температурах она сильно замедляется, а на морозе прекращается вообще. Добавка поташа помогает устранить этот недостаток – строить становится возможным даже при -50 °С. Поэтому поташ является традиционной противоморозной добавкой-антифризом в строительстве.

Бетонные смеси с добавками поташа можно использовать при возведении в вертикальной скользящей опалубке внутренних стен жесткости (ядер) в крупнопанельных многоэтажных зданиях, приставных и внутренних стен монолитных и лифтовых кирпичных и каркасных зданиях и наружных стен многоэтажных зданий.

Однако, калия карбоната в строительстве имеет ряд ограничений:

– нельзя применять калия карбонат в составе бетонов и растворов, где есть активный кремнезем,

– нельзя использовать там, где возможен контакт с известью и силикатным кирпичом;

– нельзя применять для изделий эксплуатирующихся при повышенной влажности,

– малая эффективность в крупнопористых и беспесчаных бетонных смесях, а также в легких бетонах типа керамзитобетона,

– не рекомендуется калия карбоната в условиях положительных температур либо колебания температуры с переходом через 0 °С.,

– не рекомендуется в местах, где будет проложена скрытая электропроводка, так как имеет место эффект разрушения изоляции проводов,

– при больших дозировках калия карбоната, а также при наличии положительных температур и отсутствии соответствующих добавок бетон схватывается прямо в бетономешалке уже через 10-15 минут. Оригинальный выход был найден Красноярскими учеными из местного филиала Промстройниипроекта.

Они предложили добавлять к поташу пластификатор с ярко выраженным замедляющим эффектом. Наиболее подошел для этих целей технический лигносульфонат – бросовый отход лесохимического производства.

В итоге получили бетонные смеси повышенной пластичности с ярко выраженным ускоряющее/противоморозным эффектом, но без излишнего ускорения схватывания.

Особенно критичен к воздействию калия карбоната трехкальциевый алюминат. Его схватывание и так начинается практически мгновенно, с момента затворения.

Отрегулировать длительность схватывания этого минерала помогает добавка гипса, вводимая при помоле.

Но в присутствии даже незначительных добавок поташа этот механизм нарушается – в присутствии поташа образуются гидрокарбоалюминаты кальция, которые обволакивают зерна S3A и снижают активность иона SO4 из состава гипса-замедлителя.

Причиной сокращения сроков схватывания силикатов кальция служит образование при взаимодействии калия карбоната с известью нерастворимого CaCO3 что способствует протеканию реакции в сторону образования извести, снова вступающей во взаимодействие с ионом CO3 с образованием CaCO3 и т.д.

Для замедления схватывания бетонов с добавками поташа были опробованы множество веществ-замедлителей – водорастворимые фосфаты, оксид цинка, муравьиная и бензойные кислоты, жирные кислоты, глицерин, глюкоза, технические лигносульфонаты.

 
По совокупности полученных результатов, в качестве эффективного замедлителя схватывания бетонов с добавкой поташа, было предложено использовать ЛСТ (технические лигносульфонаты). Помимо замедляющего эффекта ЛСТ оказывает на бетоны ярко выраженное пластифицирующее воздействие. Но в дозировке свыше 0.

3% от массы цемента их уже практически не используют – уж слишком сильно начинает сказываться наличие в ЛСТ примесей – редуцированных сахаров, которые сильно замедляют схватывание и твердение. В комплексе с таким эффективным ускорителем схватывания, как поташ становится вполне возможным повысить дозировки ЛСТ до 0.5% – т.е.

ускоритель (поташ) и замедлитель (ЛСТ) взаимно нивелируются, при этом пластичность бетона повышается.

Воздействие калия карбоната на основные минералы цементного клинкера на стадии твердения. 
Трехкальциевый силикат (C3S) – наиболее активный минерал цемента.

Он характеризуется высокой прочностью и быстрым её нарастанием.

Введение поташа интенсифицирует процесс твердения, но затем, начиная с 7-дневного возраста, и во все последующие сроки, прочность этого минерала, с добавкой поташа, становится несколько ниже, чем без добавки.

Калия карбонат резко ускоряет твердение двухкальциевого силиката (C2S). Увеличение прочности образцов по сравнению с контрольными пропорционально количеству добавки.

В дозировке 10 – 15% поташа, прочность образцов превышает прочность эталона в 2.5 – 4.

0 раза и, начиная с 3=месячного возраста, по абсолютным значениям приближается к прочности образцов трехкальциевого силиката, затворенных на чистой воде.

Затворение трехкальциевого алюмината (C3A) на растворах поташа приводит к значительному повышению прочности.

Изменение прочности четырехкальциевого алюмоферита (C4AF) зависит от количества вводимого вместе с водой затворения поташа. Наиболее оптимальной является добавка в 3%

В начальный период твердения наиболее эффективными являются повышенные дозировки добавки поташа. Но с увеличением возраста становятся оптимальными дозировки в 7% и менее.

Из-за ярко выраженной щелочной реакции следует остерегаться попадания поташа на кожу и особенно в глаза. Приготавливать и работать с водными растворами поташа следует в комбинезоне, очках, резиновых сапогах и перчатках, спецодежду хранить в специальных шкафах. В плохо вентилируемых помещениях необходимо использовать респираторы и противогазы.

Применение калия карбоната в пищевой промышленности

Пищевая добавка Е501 разрешена к применению в качестве стабилизатора в 10 стандартах на пищевые продукты в количестве 2,5 или 50 г/кг.

Кроме того Е501 разрешён к применению в продукты из какао и шоколада в количестве до 70 г/кг от сухого обезжиренного вещества в пересчете на карбонаты кальция; в сухое молоко и другие пищевые продукты; в качестве питательного вещества (подкормки) для дрожжей.

Применение калия карбоната для понижения титруемой кислотности сусел и вин

В отдельные годы из-за неблагоприятных климатических условий кислотность винограда значительно возрастает. Для получения вин с гармоническим вкусом из такого винограда виноделы применяют приемы по снижению титруемой кислотности вин.

Для приёма химического снижения кислотности используют карбонат калия (Е501i, поташ) и бикарбонат (гидрокарбонат) калия (Е501ii). Этот приём основан на нейтрализации избытка кислот сусла или молодого вина. При этом часть органических кислот превращается в труднорастворимые соли и выпадает в осадок, который можно отфильтровать.

Химическое кислотопонижение является сильно действующим средством, и такую обработку рекомендуется использовать только для сусел с кислотностью выше 13 г/л и для вин с кислотностью 10 г/л. При этом снижение кислотности, достигаемое за счет химической обработки, не должно быть больше 3 г/л.

Дозы реагентов, необходимые для понижения титруемой кислотности сусел и вин

Реагент

Количество реагента для понижения кислотности на 1 г/л

Теоретически расчитанная доза

Практическая доза

Для сусел

Для вин

Столовых

Крепленных

карбонат калия (Е501i, поташ)

0,92

0,80

0,50

0,70

бикарбонат калия (Е501ii)

1,33

1,00

0,65

0,95

Ваш педагог
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: