بی کربنات سدیم که در بین عموم مردم با نام جوش شیرین شناخته می شود، ترکیبی است با فرمول شیمیایی NaHCO3 که با نام سدیم هیدروژن کربنات نیز خوانده می شود. این ماده نمکی است که در آب به یون های Na+ و CO3- تجزیه می شود. جوش شیرین جامدی سفید رنگ و قلیایی است که معمولا به صورت پودری فروخته شده و مزه ضعیف نمکی دارد. در صنایع غذایی و دارویی کاربردهای فراوانی دارد و یکی تنظیم کننده عالی اسیدیته است.
خرید بی کربنات سدیم
جهت خرید و استعلام قیمت این محصول می توانید سفارش خود را ثبت و تا در سریعترین زمان ممکن به شما تحویل داده شود.
طرز تهیه بی کربنات سدیم با فرآیند سولوی
در سال 1861 میلادی شیمیدان بلژیکی به نام ارنست سولوی، روشی را برای سنتز Na2CO3 معرفی نمود که در آن از نمک سدیم کلرید و سنگ آهک (کلسیم کربنات) به عنوان مواد اولیه و از آمونیاک به عنوان کاتالیزور استفاده می شود.
CaCO3 + 2NaCl → Na2CO3 + CaCl2
اهمیت این فرآیند به دلیل وجود مواد اولیه فراوان و ارزان می باشد که منجر به تولید محصولات ارزشمندی همچون سدیم کربنات و سدیم بی کربنات می گردد. البته ذکر این نکته نیز ضروری است که در سال های اخیر تنها حدود 15 درصد از کل تولید این ترکیب شیمیایی در دنیا از طریق سنتز شیمیایی به دست آمده است و بخش اعظم این محصول از طریق استحصال از سنگ معدن ترونا به دست می آید.
مرحله اول
در این روش ابتدا نمک سدیم کلرید را در آب حل می کنند تا محلول اشباع نمک به دست آید، سپس انجام واکنش به وسیله عبور محلول اشباع نمک از درون دو برج متوالی می باشد که در برج اول حباب های آمونیاک از پایین برج به سمت بالا آمده و توسط محلول آب نمک جذب و حل می شود. در برج دوم با تزریق گاز دی اکسید کربن، حباب های این گاز از محلول آب نمک آمونیاکی عبور کرده و سدیم هیدروژن کربنات یا جوش شیرین حاصل می شود.
NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl
دی اکسید کربن مورد نیاز این مرحله از تجزیه حرارتی سنگ آهک (کلسیم کربنات) به دست می آید.
CaCO3 → CaO + CO2
در اثر حرارت دادن سنگ آهک، علاوه بر دی اکسید کربن، اکسید کلسیم نیز به دست می آید که از آن در بخش بازیافت آمونیاک استفاده خواهد شد. محصول حاصل از این فرآیند، بی کربنات سدیم و محلول آمونیوم کلرید می باشد که با عبور از فیلتر، NaHCO3 آن جدا شده و به مرحله بعدی منتقل می شود.
مرحله دوم
بی کربنات سدیم حاصل از فرآیند مرحله اول، به روش حرارتی (کلسیناسیون) در دمای حدود 200 درجه سانتی گراد، با از دست دادن آب و دی اکسید کربن، به کربنات سدیم تبدیل می شود.
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + Co2
مرحله سوم
در این مرحله با عبور دادن گاز دی اکسید کربن از محلول اشباع Na2CO3، محصول نهایی بی کربنات سدیم رسوب نموده و تولید می شود.
NaCO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3
بازیافت آمونیاک
در بخش جانبی این فرآیند، آمونیوم کلرید (نشادر) با اکسید کلسیم حاصل از فرآیند تجزیه حرارتی سنگ آهک (کلسیم کربنات)، واکنش داده می شود و آمونیاک احیا شده و به مرحله اول واکنش برگشت داده می شود. همچنین محصول جانبی این فرآیند، کلرید کلسیم می باشد که قابل فروش می باشد.
2NH4Cl + Ca(OH)2 → 2NH3 + CaCl2 + 2H2O CaO + H2O → Ca(OH)2
اگر چه همانطور که ملاحظه می شود، در مرحله دوم طی فرآیند تولید کربنات سدیم، بی کربنات سدیم نیز به عنوان یک محصول جانبی تولید می گردد. اما بر اساس تحقیقات و بررسی های صورت گرفته تولید بی کربنات سدیم از کربنات سدیم بسیار اقتصادی تر است.
استحصال سدیم کربنات از منابع طبیعی
در این روش از ترکیبات معدنی همچون ترونا که حاوی این ترکیب است بهره برداری می شود. این روش در کشورهایی مانند آمریکا و ترکیه که دارای ذخایر بزرگ ترونا هستند، استفاده می شود. ترونا با فرمول شیمیایی Na3H(CO3)2 .2H2O از کانی های محلول در آب بوده که با افزودن گاز دی اکسید کربن به محلول آن، بی کربنات سدیم رسوب کرده و محصول نهایی تولید می گردد.
بی کربنات سدیم در مواد غذایی
این ماده در صنایع غذایی به صورت گسترده به عنوان LEAVENING AGENT ، تنظیم کننده اسیدیته و عامل تولید گاز مورد استفاده قرار می گیرد که در اینجا بیشتر به آن خواهیم پرداخت:
استفاده به عنوان LEAVENING AGENT
LEAVENING AGENT به هر ترکیبی گفته می شود که در خمیرها باعث سبک شدن و یکدست شدن آن می گردد. بی کربنات سدیم در ساختار بیکینگ پودر برای حجم دادن به فرمولاسیون های آشپزی مانند کیک، کراکر و ویفرها مورد استفاده قرار می گیرد. یک بیکینگ پودر حاوی مواد زیر است:
- پایه: بی کربنات سدیم
- عامل اسیدی: سدیم اسید پیروفسفات یا سیتریک اسید
- نشاسته ذرت
نسبت درست مواد گفته شده به صورت 30/40/30 (سدیم بیکربنات/اسید/نشاسته) است. عملکرد عامل LEAVENING بر پایه آزاد شدن گاز کربن دی اکسید است که طی واکنش های زیر اتفاق می افتد.
Acid agent + Sodium bicarbonate → Salt + H2O + CO2 (1)
2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O + CO2 (2)
واکنش دوم در دمای بالاتر از 60 درجه ساتی گراد و در اثر تجزیه اتفاق می افتد. واکنش اول نسبت به واکنش دوم میزان کربن دی اکسید بالاتری تولید می کند. واکنش اول زمانی اتفاق می افتد که فرمولاسیون در حال تولید است و واکنش دوم در زمان پخت و بالا رفتن دما اتفاق می افتد.
سرعت واکنش شماره 1 به پارامترهای مختلفی مانند اسید انتخاب شده و اندازه ذرات بی کربنات سدیم بستگی دارد. هر چه اندازه ذرات کوچکتر باشد زمان حلالیت نیز کمتر است.
به علاوه میزان CO2 تولیدی در واکنش اول به قدرت خنثی سازی اسید انتخاب شده نیز بستگی دارد. مقدار یا عدد خنثی سازی را بر اساس تعداد قسمت هایی از بی کربنات سدیم که می تواند با 100 قسمت از اسید خنثی شود بیان می کنند.
به عنوان مثال هنگامی که عدد خنثی سازی سدیم اسید پیروفسفات در مقابل سدیم بی کربنات 72 عنوان می شود به این معنی است که 100 گرم از سدیم اسید پیروفسفات برای آزاد نمودن تمام کربن دی اکسیدی که می توان از 72 گرم سدیم بی کربنات بدست آورد، کافی است.
با این حال باید توجه داشت که در صورت وجود مقادیر اضافی NaHCO3 ممکن است واکنش ناخواسته زیر اتفاق بیفتد:
NaHCO3 + R-COOH → R-COONa + H2O + CO2 (3)
واکنش 3 یک واکنش صابونی شدن بین بی کربنات سدیم و اسیدهای چربی است که در فرمولاسیون وجود دارند. واکنش باعث تولید نمک اسید چربی می شود که مزه ای فلزی و ناخوشایند دارد.
کاربرد به عنوان تنظیم کننده pH
سدیم هیدروژن کربنات می تواند به عنوان بافر مورد استفاده قرار گیرد به این معنی که اسیدیته محلول را تنظیم و ثابت نگهدارد. خرید بی کربنات سدیم می تواند برای تولید محصولاتی مانند : نودل فوری، نوشابه های انرژی زا و قهوه یا چای آماده نوشیدن مورد استفاده قرار گیرد.
استفاده از جوش شیرین در چنین ترکیباتی علاوه بر تنظیم اسیدیته به هضم بهتر غذا نیز کمک می کند.
استفاده به عنوان عامل گازدار کننده
این کارکرد نیز همانند واکنش 1 در بخش قبلی است که در آن سدیم بی کربنات و اسید با یکدیگر واکنش می دهند و گاز کربن دی اکسید تولید می شود. از عامل های گازدار کننده می توان برای ایجاد کف در نوشیدنی های پودری مانند کاپوچینو یا نوشیدنی های انرژی زای پودری نیز استفاده نمود. واکنش زمانی اتفاق می افتد که پودر در آب حل می شود.
قدرت کف کنندگی پودر به اندازه ذرات بی کربنات سدیم بستگی دارد، هر چه ذرات کوچکتر باشند حلالیت سریعتر اتفاق می افتد و کف قدرتمندتری با خودنمایی (مقدار زمانی که کف مشاهده می شود) سریع تولید می شود. اما اگر ذرات بزرگتر باشند، کفی ضعیف تر اما با خودنمایی طولانی تری خواهیم داشت. از این رو انتخاب اندازه ذرات باید بر اساس آنچه از محلول نهایی انتظار داریم انتخاب شود.
بی کربنات سدیم E500 گرید خوراکی برای مصارفی مانند شیرینی و نان پزی و … استفاده می شود.
کاربرد دارویی سدیم هیدروژن کربنات
با توجه به قدرت این ماده در خنثی نمودن اسیدها، در پزشکی از آن برای درمان مشکلات اسیدی معده استفاده می شود. همچنین ممکن است گاهی برای تنظیم اسیدیته خون و یا ادرار تجویز شود.
تجزیه به سدیم کربنات
این ترکیب در دماهای بالاتر از 50 °C (122 °F) به سدیم کربنات، آب و کربن دی اکسید تجزیه می شود. سرعت تجزیه این ماده به دما بستگی دارد و واکنش آن به صورت زیر است :
2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
در دماهای بالاتر از 850 درجه سانتیگراد کربنات به اکسید تبدیل می شود :
Na2CO3 → Na2O + CO2
اولین واکنش (تجزیه به آب و کزبن دی اکسید) در پودرهای خشک آتش خاموش کن دارای پایه بی کربنات سدیم استفاده می شود.
واکنش بی کربنات سدیم و اسید استیک
جوش شیرین و سرکه (اسید استیک رقیق) دو ماده ای هستند که به راحتی در هر خانه ای قابل دسترسی هستند، واکنش بین این دوماده بسیار جالب است و معمولا در آزمایشگاه ها برای دانش آموزان انجام می شود.
نحوه عملکرد واکنش
این واکنش عموما در دو مرحله انجام می شود، اما به صورت خلاصه می توان گفت که در آن کربن دی اکسید، آب، یون سدیم و یون استات تولید می شوند.
NaHCO3(s) + CH3COOH(l) → CO2(g) + H2O(l) + Na+(aq) + CH3COO–(aq)
یک راه معمول دیگر برای نوشتن این معادله به صورت زیر است:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2O + CO2
واکنش بالا هر چند از نظر تکنیکی درست است اما تجزیه سدیم استات در آب را نشان نمی دهد.
این واکنش شیمیایی در واقع در دو مرحله انجام می شود. در مرحله اول یک واکنش جابه جایی مضاعف اتفاق می افتد که در آن اسید استیک با بی کربنات سدیم واکنش داده تا استات سدیم و اسید کربنیک تشکیل شود:
NaHCO3 + HC2H3O2 → NaC2H3O2 + H2CO3
اسید کربنیک ناپایدار و به صورت زیر تجزیه می شود:
H2CO3 → H2O + CO2
دی اکسید کربن به عنوان حباب از محلول خارج می شود و از آنجایی که از هوا سنگین تر است بر روی ظرف جمع شده و یا از کناره های آن سرریز می شود. پس از اتمام واکنش یک محلول رقیق استات سدیم در ظرف باقی می ماند و اگر آب را از آن خارج نماییم (به وسیله جوشش) ، سدیم استات فوق اشباع در ظرف باقی می ماند که به آن “یخ داغ” گفته می شود. یخ داغ جامدی شبیه به یخ را تشکیل می دهد که گرما آزاد می کند.
تیم صنایع شیمیایی تهران –
برای دریافت اطلاعات بیشتر با ما همراه باشید.