fundal

Bicarbonatul de sodiu este o pulbere cristalină albă (NaHCO3) mai cunoscută chimistilor ca bicarbonat de sodiu, bicarbonat de sodiu, carbonat acid de sodiu sau carbonat acid de sodiu. Este clasificat ca o sare acidă, formată prin combinarea unui acid (carbonic) și a unei baze (hidroxid de sodiu) și reacționează cu alte substanțe chimice ca un alcalin ușor. La temperaturi de peste 300 de grade Fahrenheit (149 grade Celsius), bicarbonatul de sodiu se descompune în carbonat de sodiu (o substanță mai stabilă), apă și dioxid de carbon.

Pe lângă numeroasele sale utilizări casnice, bicarbonatul de sodiu are și multe aplicații industriale. De exemplu, bicarbonatul de sodiu eliberează dioxid de carbon atunci când este încălzit. Deoarece dioxidul de carbon este mai greu decât aerul, acesta poate sufoca flăcările prin menținerea oxigenului, făcând bicarbonatul de sodiu un agent util în extinctoare. Alte aplicații includ controlul poluării aerului (deoarece absoarbe dioxidul de sulf și alte emisii de gaze acide), sablări abrazive pentru îndepărtarea acoperirilor de suprafață, fabricarea chimică, tăbăcirea pielii, fluide de forare a puțurilor de petrol (deoarece precipită calciu și acționează ca un lubrifiant), cauciuc fabricarea plasticului, fabricarea hârtiei, prelucrarea textilelor și tratarea apei (deoarece reduce nivelul de plumb și alte metale grele).

Importat din Anglia, bicarbonatul de sodiu a fost folosit pentru prima dată în America în perioada colonială, dar nu a fost produs în Statele Unite decât în ​​1839. În 1846, Austin Church, medic din Connecticut, și John Dwight, un fermier din Massachusetts, au înființat o fabrică în New York va produce bicarbonat de sodiu. Dr. Fiul Bisericii, John, deținea o moară numită Vulcan Spice Mills. Vulcan, zeul roman al forjei și focului, era reprezentat de un braț și un ciocan, iar noua companie de bicarbonat de sodiu a adoptat sigla brațului și a ciocanului. Astăzi, brandul Arm & Hammer de bicarbonat de sodiu se numără printre cele mai recunoscute nume de marcă.

Numit după Nicolas Leblanc, chimistul francez care l-a inventat, procesul Leblanc a fost cel mai vechi mijloc de fabricare a cenușii de sodiu (Na 2 CO 3), din care este fabricat bicarbonat de sodiu. Clorura de sodiu (sare de masă) a fost încălzită cu acid sulfuric, producând sulfat de sodiu și acid clorhidric. Sulfatul de sodiu a fost apoi încălzit cu cărbune și calcar pentru a forma carbonat de sodiu sau sodă.

La sfârșitul anilor 1800, o altă metodă de producere a cenușii de sodiu a fost concepută de Ernest Solvay, un inginer chimic belgian. Metoda Solvay a fost curând adaptată în Statele Unite, unde a înlocuit procesul Leblanc. În procesul Solvay, dioxidul de carbon și amoniacul sunt trecute într-o soluție concentrată de clorură de sodiu. Bicarbonatul de sodiu brut precipită și este încălzit pentru a forma cenușă de sodiu, care este apoi tratat și rafinat pentru a forma bicarbonat de sodiu de Farnacopeea Statelor Unite (U.S.P.) puritate.

Deși această metodă de producere a cenușii de bicarbonat de sodiu este utilizată pe scară largă, este, de asemenea, problematică, deoarece substanțele chimice utilizate în acest proces sunt poluanți și cauzează probleme de eliminare. O alternativă este rafinarea cenușii de sodiu din minereul de trona, un zăcământ natural.

Materii prime

Bicarbonatul de sodiu sau bicarbonatul de sodiu provine din cenușă de sodiu obținută fie prin procesul Solvay, fie din minereu de trona, un material dur, cristalin. Trona datează de acum 50 de milioane de ani, când terenul din jurul Green River, Wyoming, era acoperit de un lac de 1.554 de kilometri pătrați. Pe măsură ce s-a evaporat în timp, acest lac a lăsat un depozit de 200 de miliarde de tone de tron ​​pur între straturile de gresie și șist. Zăcământul din bazinul râului Green este suficient de mare pentru a satisface nevoile întregii lumi de sodă și bicarbonat de sodiu de mii de ani.

Deoarece procesul sintetic utilizat în metoda Solvay a prezentat unele probleme de poluare, Church & Dwight Co. Inc. își bazează din ce în ce mai mult producția pe mineritul trona. Un alt mare producător de sodă, FMC Corporation, se bazează, de asemenea, pe tron ​​pentru a produce sodă și bicarbonat de sodiu. Tronul este exploatat la 1.500 de picioare (457.2 metri) sub suprafață. Puțurile miniere ale FMC conțin aproape 2.500 (4.022,5 kilometri) mile de tuneluri și acoperă 62 de kilometri pătrați (62 kilometri pătrați). Cincisprezece picioare (4,57 metri) lățime și nouă picioare (2,74 metri) înălțime, aceste tuneluri permit echipamentelor și vehiculelor necesare să circule prin ele.

Fabricarea
Proces

Făcând cenușă de sodiu

  • 1 Cenușa de sodiu poate fi fabricată chimic folosind procesul Solvay sau poate fi fabricată din minereu de trona. Dacă se folosește tronul, acesta trebuie mai întâi exploatat. După ce a fost adus la suprafață, minereul trona este transportat la o varietate de fabrici de prelucrare. Acolo, minereul este rafinat într-o suspensie de sesquicarbonat de sodiu, un produs intermediar de sodă care conține de fapt atât sodă (carbonat de sodiu), cât și bicarbonat de sodiu (bicarbonat de sodiu).

Prepararea bicarbonatului de sodiu

  • 2 Apoi, soluția intermediară de sodă este introdusă într-o centrifugă, care separă lichidul de cristale. Cristalele sunt apoi dizolvate într-o soluție de bicarbonat (o soluție de sodă realizată de producător) într-un dizolvator rotativ, devenind astfel o soluție saturată. Această soluție este filtrată pentru a îndepărta orice material non-solubil și este apoi pompată printr-un rezervor de alimentare până la vârful unui turn de carbonatare.
  • 3 Dioxidul de carbon purificat este introdus în fundul turnului și ținut sub presiune. Pe măsură ce soluția de sodiu saturat se mișcă prin turn, aceasta se răcește și reacționează cu dioxidul de carbon pentru a forma cristale de bicarbonat de sodiu. Aceste cristale sunt colectate în partea de jos a turnului și transferate la o altă centrifugă, unde soluția în exces (filtrat) este filtrată. Cristalele sunt apoi spălate într-o soluție de bicarbonat, formând o substanță asemănătoare tortului gata de uscare. Filtratul care este îndepărtat din centrifugă este reciclat în dizolvatorul rotativ, unde este utilizat pentru a satura mai multe cristale intermediare de sodă.
  • 4 Turtele filtrante spălate sunt apoi uscate fie pe un transportor continuu cu bandă, fie într-un uscător vertical cu tuburi numit a uscător cu bliț. Randamentul teoretic al procesului, conform Church & Dwight Company, este între 90 și 95 la sută, iar bicarbonatul de sodiu fabricat este mai mare de 99 la sută pur.

istorie

Sortarea și stocarea fișierului
diferite grade

  • 5 Apoi, cristalele uscate de bicarbonat de sodiu sunt separate în diferite grade după mărimea particulelor. Clasele standard de bicarbonat de sodiu și clasele speciale sunt fabricate pentru a satisface cerințele specifice ale clienților, iar dimensiunea particulelor este determinantul major al claselor. Pulberile # 1 și granulele fine # 2 au o gamă largă de utilizări în alimente, produse chimice și produse farmaceutice. Clasele granulare # 4 și # 5 se găsesc în alimente și produse de patiserie, compuși de curățare, produse farmaceutice și multe alte produse. Bicarbonatul de sodiu de calitate industrială este utilizat într-o varietate de aplicații, inclusiv fluide de foraj de sonde de petrol, materiale de stingere a incendiilor și tratarea apei.
  • 6 Fiecare clasă se îndreaptă către un coș de gunoi unde atmosfera, dioxidul de carbon și conținutul de umiditate sunt controlate pentru a „vindeca” produsul. Odată vindecate, clasele sunt gata să fie ambalate și expediate.

Control de calitate

Calitatea bicarbonatului de sodiu este controlată în fiecare etapă a procesului de fabricație. Materialele, echipamentele și procesul în sine sunt selectate pentru a produce bicarbonat de sodiu de cea mai înaltă calitate posibilă. Potrivit surselor FMC, atunci când compania a construit fabrici, a ales materiale și echipamente care să fie compatibile cu cerințele stricte de calitate pentru fabricarea bicarbonatului de sodiu de calitate farmaceutică. FMC utilizează, de asemenea Controlul procesului statistic (SPC) pentru a menține calitatea zilnică invariabilă, iar parametrii cheie de funcționare sunt graficați pentru a menține controlul procesului. Parametrii calității produsului sunt înregistrați în funcție de numărul lotului, iar eșantioanele sunt păstrate timp de doi până la trei ani.

Toate U.S.P. notele îndeplinesc Farmacopeea și produsele chimice alimentare din Statele Unite Codex specificații pentru utilizare în aplicații farmaceutice și alimentare. În plus, bicarbonatul de sodiu alimentar îndeplinește cerințele specificate de brevetul SUA nr. Food and Drug Administration ca substanță care este În general recunoscut ca sigur (GRAS).

Viitorul

La începutul secolului al XX-lea, 53.000 de tone (48.071 tone metrice) de bicarbonat de sodiu erau vândute anual. În timp ce populația a crescut dramatic, vânzările până în 1990 au scăzut la aproximativ 32.000 tone (29.024 tone metrice) pe an. Făina cu creștere automată și amestecurile de prăjituri și biscuiți au redus cererea de bicarbonat de sodiu ca ingredient important de copt. Cu toate acestea, cererea pentru produs este încă semnificativă. Brutarii comerciali (în special producătorii de cookie-uri) sunt unul dintre utilizatorii principali ai acestui produs. Unul dintre cele mai importante atribute ale bicarbonatului de sodiu este acela că, atunci când este expus la căldură, eliberează dioxid de carbon gazos (CO 2) care face ca produsele de copt să crească. Bicarbonatul de sodiu este, de asemenea, utilizat în industria farmaceutică și a sănătății și are și alte aplicații industriale. Prin urmare, continuă să fie un produs important pentru astăzi și pentru viitor.

Unde să aflați mai multe

Cărți

Coyle, L. Patrick, Jr. Enciclopedia mondială a alimentelor. Fapte pe dosar, 1982.

Root, Waverley și Richard de Rochemont. Mâncarea în America: o istorie. William Morrow & Co., Inc., 1976.

Periodice și broșuri

Grosswirth, Marvin. „Minunile NaHCO 3” Science Digest. Martie 1976.

Istoria mărcii Arm & Hammer. Church & Dwight Co., Inc.

Bicarbonat de sodiu. FMC Corporation.

Bicarbonat de sodiu - Proprietăți chimice, fabricație. Church & Dwight Co., Inc.