С чем взаимодействует фосфат натрия. Натрия фосфат (фосфорнокислый натрий)

Натрий фосфат (разговорное, правильно: натрия фосфат, ортофосфат, костный фосфат либо Na 3 PO 4) - белая гигроскопичная средняя соль, устойчивая термически и плавящаяся без разложения (при температуре от 250 градусов и выше). В воде растворяется, создавая сильнощелочную среду.

Натрий фосфат получают при воздействии щелочи на (нейтрализация), при дегидротации гидроортофосфатов натрия.

Используется в качестве эмульгаторов и регуляторов РН, а также против слеживания. Фосфорнокислый натрий применяют производители Особенно часто используется трифосфат, которого в порошках может быть до 50%. Для (устранения жесткости) пользуются дегидротированными веществами, которые образуют комплекс с рядом металлов (магний, кальций, барий др.). Натрий фосфат (технический, под маркой «Б») применяют при изготовлении стекол, красок, в обогащении руд. А вот Na 2 HPO 4 .12Н 2 О (пищевой, под маркой «А») используют преимущественно в пищевой промышленности как разрыхлитель. Он улучшает консистенцию сгущенного молока, сыров, колбас. Используют натрия фосфат для электрофореза (электролитические процессы) и в фотографии (как компонент проявителя).

Рассмотрим ортофосфаты подробнее.

Триполифосфат натрия выпускается под двумя маркировками: «А», «Б». Упаковывается только в специальные контейнеры МКР-1, перевозится в оборудованных (специальных) минераловозах. Срок годности без ограничения.

Тринатрийфосфат (фосфорнокислый натрий, трехзамещенный) применяется в пищевой, целлюлозно-бумажной промышленностях, в энергетике, производстве порошков, чистящих паст, моющих средств для посуды и как ПАВ в производстве цемента. При бурении включается как полимерная добавка. Тринатрийфосфат отлично обезжиривает поверхность любого оборудования, поэтому он востребован для промывок. Внешне похож на чешуйки (кристаллики) со щелочными свойствами, не горюч. Стоит во втором по воздействию на человеческий организм.

Вполне закономерный вопрос: "При столь широком использовании не приносит ли фосфат натрия вред нашему организму?"

Антиоксидант (на этикетках он значится как Е-300 (и до Е-339) позволяет сохранить цвет, избежать появления горечи и защищает от окислений. Это может быть как природное соединение (витамин Е, знакомая всем аскорбиновая кислота), так и синтезированное химически, в природе не встречающееся. Добавляется в эмульсии, содержащие масла (например майонез, кетчуп). Кроме свойств эмульгатора и стабилизатора, Na 3 PO 4 является водоудерживающим агентом, комплексообразователем, стабилизатором. Например, в выпечке с большими объемами (хлебокомбинаты, пекарни) крайне важен высокий подъем теста, причем с пористой и легкой структурой. Вот здесь между и солью фосфорной кислоты как раз дает в итоге нужный эффект. Особенно популярна модификация Е-450 (SAPP, пирофосфат натрия). Этот разрыхлитель позволяет обеспечить отличный подъем теста (максимальный в сравнении с аналогами), сохраняющийся и после выпечки. Добавляется в кексы, лепешки, пряники, пиццу, пирожные. Рекомендован для получения практически любого теста (дрожжевого замороженного, взбитого, песочного рассыпчатого).

Буферные свойства Е-450, а также способность связывать кальций используются на молокозаводах. Пирофосфаты специфически действуют на казеин - он раскрывается, набухает и выступает в роли эмульгатора, что удобно при приготовлении пудингов, молочных имитационных продуктов, десертов. Сгущенное молоко, получаемое путем извлечения воды, тоже не обходится без соли-стабилизатора DSP (двухзамещенный натрий фосфат).

В мясной промышленности, благодаря обсуждаемым нами эмульгаторам, значительно повышают общий выход продукции при одновременной стабилизации консистенции и улучшении цвета.

Применение продуктов, имеющих в составе фосфаты натрия (или приготовленные с их применением), лучше ограничить, поскольку быстрое связывание кальция приводит к дефициту последнего в организме. Кроме того, это вещество входит в состав слабительных препаратов, поэтому излишнее количество колбасы может нарушить работу ЖКТ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

В обычных условиях фосфат натрия представляет собой гигроскопичный термически устойчивый порошок белого цвета (рис. 1), кристаллы которого плавятся без разложения.

Он хорошо растворяется в воде (гидролизуется), создавая щелочную среду.

Рис. 1. Фосфат натрия. Внешний вид.

Основные характеристики фосфата натрия приведены в таблице ниже:

Получение фосфата натрия

Лабораторные способы получения фосфата натрия предполагают действие ортофосфорной кислоты на соли натрия (1) или гидроксид натрия (2):

3Na 2 CO 3 + 2H 3 PO 4 = 2Na 3 PO 4 + 3CO 2 + 3H 2 O (1);

3NaOH + H 3 PO 4 = Na 3 PO 4 + 3H 2 O (2).

Химические свойства фосфата натрия

Фосфат натрия - это средняя соль, образованная сильным основанием - гидроксидом натрия (NaOH) и слабой кислотой - ортофосфорной (H 3 PO 4). В водном растворе гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону (теоретически возможны вторая и третья ступень). Наличие анионов ОН — свидетельствует о щелочном характере среды.

Первая ступень:

Na 3 PO 4 ↔ 3Na + + PO 4 3- ;

3Na + + PO 4 3- + HOH ↔ HPO 4 2- + 3Na + + OH — ;

Na 3 PO 4 + HOH ↔ Na 2 HPO 4 + NaOH.

Вторая ступень:

Na 2 HPO 4 ↔ 2Na + + H 2 PO 4 — ;

2Na + + H 2 PO 4 — + HOH ↔ NaHPO 4 + 2Na + + OH — ;

Na 2 HPO 4 + HOH ↔ NaHPO 4 + NaOH.

Третья ступень:

NaHPO 4 ↔ Na + + PO 4 3- ;

Na + + PO 4 3- + HOH ↔ H 3 PO 4 + Na + + OH — ;

NaHPO 4 + HOH ↔ H 3 PO 4 + NaOH.

Для фосфата натрия характерны все свойства солей:

— взаимодействие с сильными минеральными кислотами

Na 3 PO 4 + 3HCl = 3NaCl + H 3 PO 4 ;

— взаимодействие с солями, в результате которого одним из продуктов реакции является нерастворимое в воде соединение

2Na 3 PO 4 + 3Li 2 SO 4 = 2Li 3 PO 4 ↓ + 3Na 2 SO 4 ;

— разложение при нагревании

Применение фосфата натрия

Фосфат натрия нашел применение в пищевой промышленности - добавка Е542, используемая при производстве макаронных изделий, кисломолочных продуктов, мясных и кулинарных полуфабрикатов. Он также является составным компонентом зубных паст и некоторых косметических препаратов.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Содержание

Внедрение инновационных технологий в промышленный сектор не возможно без применения химических соединений, необходимых для образа жизни современного Homo sapiens. Исходя из того, что потребность в фосфатах взрослого человека составляет около 1150 мг/сутки, нет ничего плохого при использовании соединений фосфата натрия для производства продуктов питания.

Что такое фосфат натрия

Фосфаты – важный элемент аденозинтрифосфорной кислоты, обеспечивающей энергетический баланс в организме человека. Термин «ортофосфат натрия» объединяет класс солей из электролиза натриевого гидроксида и ортофосфорной кислоты H3PO4 в реакции с NaCl или NaOH, используемых как регулятор кислотности, стабилизатор, эмульгатор и влагоудерживающий компонент. Дигидрофосфат принадлежит к группе соединений антиоксидантов, употребляемых в роли пищевой добавки Е339.

Формула фосфата натрия

Среди распространенных формул натриевого фосфата, которые применяют в промышленности, выделяют:

• Ортофосфат Na3PO4 с водой H2O (а также додекагидрат, тринатрийфосфат). Добавку употребляют в энергетике,производстве абразивных моющих средств, порошков,технической отрасли для обработки технологического оборудования, получения защитного покрытия на металл. Дигидрат распространенный в фармацевтике.
• Динатрийфосфат NaH2PO4 – химическое вещество, которое предотвращает слипание продуктов порошкообразной консистенции. Его второе название – натрия гидрофосфат или гидроортофосфат. Это белый порошок с высокой степенью гигроскопичности, обладающий хорошей растворимостью.
• Дигидрофосфат NaH2PO4 плюс H2O – монофосфат, моногидрат или замещенный водный, устойчивый к высоким температурам.

Применение фосфата натрия

Sodium Phosphate применяется как антикристаллизатор. Он сохраняет цвет продукта при термической обработке, делая его структуру мягкой и нежной. Химические свойства вещества позволяют избежать прогоркания, окисления продукции, получить устойчивость к разложению, Предоставляется возможность купить Na3PO4 с молярной массой 162,93 г/моль у производителя, принимая за единицу измерения объема продажи 1 кг.

Применение фосфата натрия (добавка Е339) распространено при производстве:

• молочной продукции, включая, сгущенное молоко, сухие сливки;
• кондитерских изделиях, хлебобулочных изделий;
• колбасных, мясных продуктов;
• ломтевых, плавленых сыров (как соль-плавитель);
• сухих супов и сухих бульонов;
• пастообразных соусов, разрыхлителей, чая в пакетиках.

Вред фосфата натрия

Натрий фосфорнокислый (фосфорный) относится к IV классу опасности (малоопасное вещество) и обладает высокой ступенью чистоты. С массовыми природными компонентами его структурная формула содержит вредные химически синтезированные соединения. Избыточное употребление дигидрофосфата в добавке е339 может повлиять на пищеварение и стать причиной вымывания кальция из костной ткани – в этом вред фосфата натрия.

Видео

Вред соединения для организма человека нельзя рассматривать сквозь призму ежедневного рациона питания. Пищевые добавки, превышающие ГОСТом допустимую норму, как минимум, небезопасны для здоровья. Из видео видно, что добавка Е339 способна увеличить сроки хранения, усилить влияние антиоксидантов. Na3PO4 замещает калий при выпечке продукции.

Натрия фосфат (Е339iii, TSP, трехзамещенный фосфорнокислый натрий, натрия трифосфат, тринатрийфосфат, натрия ортофосфат) – соль ортофосфорной кислоты

Физико-химические свойства.

Натрия фосфат имеет три разновидности:

1) Формула Na 3 PO 4 (Е339iii, TSP, натрия фосфат безводный). Внешний вид: бесцветные кристаллы. Температура плавления 1340°C. Плотность: 2,536 г/см 3 . Потери при прокаливании не более 2% (120°C при выдержке 2 часа, затем 800°C при выдержке 30 минут). Нерастворимых в воде вещества не более 0,2%.

2) Формула Na 3 PO 4 ×H 2 O (Е339iii, TSP, натрия фосфат моногидрат). Внешний вид: бесцветные кристаллы или гранулы. Легко растворим в воде; не растворим в этаноле. Потери при прокаливании не более 11% (120°C при выдержке 2 часа, затем 800°C при выдержке 30 минут). Нерастворимых в воде вещества не более 0,2%.

3) Формула Na 3 PO 4 ×12 H 2 O (Е339iii, TSP, натрия фосфат додекагидрат). Внешний вид: бесцветные тригональные кристаллы. Содержит малые примеси гидроксида натрия. Температура плавления в кристаллизационной воде 73,4°C. Температура начала разложения 100°C, полное разложение не достигается даже при 200°C. Разлагается на натрия фосфат и воду. Плотность 1,64 г/см 3 . Растворим в воде. В воде почти полностью гидролизуется на Na 2 HPO 4 и NaOH и имеет сильнощелочную реакцию. Нормально растворим в сероуглероде. Потери при прокаливании не более 45-58% (120°C при выдержке 2 часа, затем 800°C при выдержке 30 минут). Нерастворимых в воде вещества не более 0,2%.

Значение рН 1% водных растворов от 11,5 до 12,5.

Натрия фосфата при комнатной тепературе обладает относительно слабой растворимостью. Еще хуже он растворяется в соленой и кислой воде. Поэтому на пищевом производстве при приготовлении маринадов исходную воду подогревают, в первую очередь растворяют натрия фосфат или смесь фосфатов, а затем, после охлаждения, вносят другие ингридиенты (поваренную соль и т.д.).

Пересчет натрия фосфатов в фосфорный ангидрид

Натрий фосфат не принято считать прямым консервантом. Его принято считать легким бактериостатиком, т.к. он замедляет рост некоторых грамположительных бактерий: Leuconostoc carnosum, Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Bacillus stearothermophilus, Bacillus brevis, Bacillus subtilis, Bacillus sphaericus, Bacillus sp., Micrococcus luteus, Corynebacterium glutamicum , и незначительно влияет на граммоотрицательные бактерии: Salmonella typhimurium, Salmonella enteritidis, Escherichia coli .

Применение.

Трехзамещенный фосфорнокислый натрий технический применяется как компонент моющих средств, ПАВ в производстве цементов и при бурении скважин; в буровых растворах в составе комплексной полимерной добавки к низкосортным глинам и порошкам.

Трехзамещенный фосфорнокислый натрий пищевой применяется как буферный агент, секвестрант, стабилизатор эмульсии.

Обработка мяса и мясных продуктов растворами натрия фосфата приводит к изменению рН внутри продукта. В результате происходит изменение электростатических сил между актином и миозином, а также происходит секвестр катионов металлов - образование комплексных соединений через связывание фосфатов и катионов металлов (например, Ca 2+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Fe 3+). Обработанный продукт менее подвержен потерям влаги, развитию граммоположительных бактерий, окислительной прогорклости. Кроме этого обработанные мясные продукты способны удержать воду, которая в мясе первоначально отсутствовала и была внесена каким-либо технологическим способом.

Рецепт обработки куриных бедер раствором Е339iii для улучшения цвета и запаха.

Натрия фосфат можно применить для улучшения сенсорных свойств охлажденных куриных бедер, температура хранения которых +2°C. Для этого готовят водный раствор натрия фосфата с концентрацией 10-12%. Вес куриных бедер к объему раствора составляет 1:4. Бедра погружают в раствор при температуре +20°C на 15 минут. После обработки раствором куриные бедра хранят при температуре +2°C. В результате обработки куриные бедра в день обработки имеют лучший цвет и запах, чем не обработанные. Но через семь дней хранения цвет, запах и вкус обработанных куриных бедер хуже чем куриных бедер без обработки.

Натрий фосфат входит в состав растворов для дезинфекции и мойки оборудования на предприятиях изготовляющих плодоовощные консервы, сушеные фрукты, овощи и картофель, квашеную капусту и соленые овощи, а также перерабатывающих мясо, рыбу и молоко.

Санитарными правилами допускается применение натрий фосфата в целях и концентрациях, указанных в ниже приведенной таблицы. Обработку производят методом распыления раствора.

Состав растворов для мойки и дезинфекции с применением натрий фосфата

Натрий фосфат допускается к применению на пищеблоках дошкольных учереждений (ясли, ясли-сады, детские сады).

Для этого посуду тщательно очищают от остатков пищи, промывают в горячей воде (температура 50 - 60 °C) с добавлением натрия трифосфата из расчета 100 - 200 г на 10 л воды. После чего обливают кипятком и просушивают на полках-решетках. Ложки и вилки моются так же, как и столовая посуда, а затем опускаются на 15 минут в кипяток. Чайная посуда моется отдельно от столовой в двух водах при температуре 50 - 70 °C.

Натрий фосфат используется в растворах для обработки внутренней поверхности водопроводных труб перед нанесением лакокрасочных покрытий, таких как: сополимер КОРС (ТУ 38-103118-72), краска ХС-720 (ТУ 6-10708-74), эмаль ХС-710 (ГОСТ 9355-81), полистирольная смола КОРС (ТУ 38-30322-81) и др. В том числе с применением наполнителя, состоящего из 10 - 15% алюминиевой пудры ПАП-2 (ГОСТ 5494-71).

Суть обработки заключается в обезжиривании методом погружения в стационарные ванны. Обезжиривание производят при температуре 70-90 °C. Длительность обезжиривания зависит от количества загрязнений и обычно составляет 3 - 10 мин. Качество обезжиривания проверяют внешним осмотром. Хорошо обезжиренная поверхность равномерно смачивается водой. При наличии остатков жировых загрязнений вода на поверхности металла собирается каплями.

Натрий фосфат входит в состав растворов рекомендуемых МЧС для санитарной обработки имущества, которое подверглось заражению образующими споры бактериями. К такому имуществу относят: лицевые части противогазов, плащи защитные, перчатки резиновые, сапоги резиновые, одежда х/б, брезенты.

Раствор для обработки состоит из натрий фосфата и сульфанола (соответственно 3,5 и 2 кг на 450 л воды). Продолжительность дезинфекии должна составлять 1 час. Обработка производится в емкостях способом кипячения. При этом конструкцией используемых емкостей должно обеспечиваться исключение всплытия имущества. По окончании обработки и слива растворов имущество промывают сначала горячей, затем холодной водой. Промывание можно делать в емкости для кипячения. Обработанное имущество сушат летом в сухую погоду на открытом воздухе, зимой и в дождливую погоду используют любые палатки или закрытые помещения.

На машиностроительных предприятиях детали поступающие на сборку очищают и промывают от посторонних частиц, масла, следов охлаждающей жидкости или консервационной обмазки.

В качестве моющего средства для алюминиевых деталей применяют раствор, в состав которого входит: натрия фосфат 30 г/л и сода кальцинированная 30 г/л.

Натрий фосфат используется для выполнения требований водно-химического режима при эксплуатации электродных котлов. Добавки натрия фосфата производится в воду, которая поступает в котел. Такая добавка снижает удельное электрического сопротивления воды за счет снижения накипи до нормируемых значений. Таким образом поддерживается энергоэффективность работы котла, а также увеличивается межремонтый период.

Величина добавки натрий фосфата зависит от состава исходной питательной воды котла, а также от режима работы (водогрейный, паровой) котла и его конструкционных особенностей. Расчет величины добавки производится на основании теоретического расчета и последующей опытной проверке.

Продукты коррозии при эксплуатации котлов образуются не только в период работы котла, но и в периоды остановок котлов на ремонт или остановок при аварии. Во избежании этого котлы необходимо консервировать. Одним из способов консервации является заполнение внутреннего объема котла раствором натрия фосфата. Концентрация натрия фосфата зависит от состава воды. Для конденсата - 5 кг/м 3 ; для воды содержащей до 3 г соли на 1кг воды - 20 кг/м 3 .

Натрий фосфат используют в быту для очистки посуды от накипи. Для этого используют 20–30 г порошка, его надо насыпать в загрязненную посуду, залить горячей водой и кипятить 1–2 часа, после чего накипь можно легко соскоблить щеточкой и тщательно промыть чистой водой несколько раз. Если накипь сразу не удаляется, обработку необходимо повторить.

Введение в бетонные смеси натрий фосфата улучшает удобоукладываемость смесей и повышает прочность бетонов. Добавка тринатрийфосфата в количестве 0,5% от массы цемента увеличивает прочность бетона (на 28 сут) на 20%.

Эта добавка снижает объем открытых пор и увеличивает объем замкнутых пор, что значительно повышает водонепроницаемость и морозостойкость бетонов. Добавка тринатрийфосфата в количестве 0,5% от массы цемента изменяет водонепроницаемость бетона с марки В-2 до марки В-4, а морозостойкость повышается более чем в 2 раза.

Получение.

Натрий фосфат синтезируется путём конденсации с ортофосфорной кислотой.

Описание пищевой добавки

Пищевая добавка Е-339 – это смесь натриевых солей ортофосфорной кислоты в различных формах. В нее входят: ортофосфат натрия однозамещенный , двухзамещенный, трехзамещенный и триполифосфат натрия .

Применение

Данная добавка активно используется во многих сферах жизни человека, в том числе в пищевой отрасли. Там антиоксидант играет роль регулятора кислотности, эмульгатора, стабилизатора и фиксатора красящих веществ. Это обусловлено многочисленными свойствами пищевого антиоксиданта Е-339 Ортофосфат натрия, в частности его способностью предохранять продукты от пригорания, сохранять их цвет при термической обработке, а также наделять их мягкой, нежной структурой. Кроме того, замечено, что ортофосфаты натрия могут использоваться в качестве влагоудерживающего агента и усилителя свойств антиоксидантов. В небольшом количестве Е-339 можно найти в составе следующих продуктов питания: кондитерские и хлебобулочные изделия (в качестве разрыхрытеля), молочные продукты, включая сухие сливки и молоко, супы , пюре быстрого приготовления, концентрированные бульоны, соусы, запрвки, кетчупы, пасты и чаи (растворимые, гранулируемые). Ортофосфаты натрия содержатся в составе мясных и рыбных изделий (консервы, колбасы, копчености), сыров и продуктов быстрого приготовления. При производстве плавленых сыров пищевая добавка Е-339 используется в качестве соли-плавителя. Ортофосфат натрия Е-339 нашел применение в химической промышленности, его добавляют в чистящие и моющие средства, стиральные порошки, отбеливатели. В странах Европы отказались от использования моющих средств, содержащих фосфаты натрия . Они попадают в водоемы и приводят к их эвтрофикации, что в свою очередь опасно для экосистемы. В медицинской промышленности соли используют в качестве слабительного препарата.

Влияние на организм человека

Пищевая добавка Е-339 считается безвредной для организма человека. Но при употреблении E-339 в больших количествах наблюдаются расстройства желудочно-кишечного тракта, так как антиоксидант обладает слабительным эффектом. Поэтому не стоит увлекаться продуктами питания с содержанием фосфатов натрия. Кроме того, вред пищевого антиоксиданта Е-339 Ортофосфат натрия выражается в вымывании кальция из зубной и костной ткани, что также неблагоприятно отражается на состоянии здоровья в общем. Пищевой антиоксидант входит в список разрешенных добавок для применения в пищевой промышленности стран Европейского союза, Украины и Российской Федерации.

Физико-химические свойства фосфатов натрия

Фосфаты натрия получают химическим путем при взаимодействии фосфорной кислоты с гидроксидом натрия. Внешне пищевая добавка Е-339 представляет собой гранулированный или кристаллический порошок, окрашенный в белый цвет. Антиоксидант устойчив к воздействию высоких температур, он отлично растворяется в воде.

Фосфаты натрия Е-339 получают путем взаимодействия ортофосфорной кислоты с гидроксидом натрия или кальцинированной содой.