История производства, свойства и применение пищевой соды

               Государственное бюджетное образовательное учреждение Саратовской области 
среднего профессионального образования 
«Поволжский колледж технологий и менеджмента»                                             

                                                                                        Реферат                                                                        выполнил                                                                                                                                                                                                                         
                                                                                                                                                                                     Каширин Владислав 
                                                                                                                                                                                                       Гр.№ 352 
 

ИСТОРИЯ ПРОИЗВОДСТВА, СВОЙСТВА И  ПРИМЕНЕНИЕ ПИЩЕВОЙ СОДЫ

Введение.

Сода

 
Сода была известна человеку примерно за полторы-две тысячи лет до нашей  эры, а может быть, и раньше. Ее добывали из содовых озер и извлекали  из немногочисленных месторождений  в виде минералов. Первые сведения о  получении соды путем упаривания воды содовых озер относятся к 64 году нашей эры. Алхимикам всех стран  вплоть до 18 века представлялась неким  веществом, которое шипело с выделением какого-то газа при действии известных  к тому времени кислот - уксусной и серной. Во времена римского врача  Диоскорида Педания о составе соды никто не имел понятия. В 1736 году французский химик, врач и ботаник Анри Луи Дюамель де Монсо впервые смог получить из воды содовых озер очень чистую соду. Ему удалось установить, что сода содержит химический элемент «Натр». В России еще во времена Петра Первого соду называли «зодой» или «зудой» и вплоть до 1860 года ее ввозили из-за границы. В 1864 году в России появился первый содовый завод по технологии француза Леблана. Именно благодаря появлению своих заводов сода стала более доступной и начала свой победный путь в качестве химического, кулинарного и даже лекарственного средства. 

Что такое пищевая сода.

В промышленности, торговле и в быту под названием сода встречаются  несколько продуктов: кальцинированная сода - безводный углекислый натрий Na₂СO₃, двууглекислая сода - бикарбонат натрия NaНСO₃, часто называемая также питьевой содой, кристаллическая сода Na₂СO₃•10Н₂O и Nа₂СO₃•Н₂O и каустическая сода, или едкий натр, NаОН. Обыкновенная сода, в зависимости от способа приготовления, бывает леблановская и аммиачная. Последняя представляет собой более чистый продукт. Кроме того сода бывает либо в виде кальцинированной (безводной, прокаленной), либо кристаллической. Эта сода содержит 10 частей воды. 
Современная пищевая сода - типичный промышленный продукт. Однако она была известна человечеству задолго до нашей эры в естественном состоянии и уже применялась в кулинарии Древнего Египта, на территории которого существовали содовые озера, выделявшие на жгучем солнце пустыни осадочную соду. 
В природе сода встречается в твердом виде в небольших залежах в составе минерала трона Na₂CO₃ NaHCO₃•2H₂O, в виде раствора - в воде некоторых содовых озер и щелочных минеральных источников и в золе некоторых растений. До начала XIX в. использовалась почти исключительно природная сода, но с ростом потребления соды возникла необходимость производства соды в больших масштабах искусственным путем. В настоящее время добыча природной соды крайне мала. Имеются содовые озера (в Кулундинской степи), однако природная сода составляет небольшой процент в общем ее производстве. Промышленное производство очищенного продукта тесно связано с содовым производством, поскольку в качестве сырья для получения очищенной пищевой соды применяется карбонат (или сырой гидрокарбонат) натрия, а также диоксид углерода известковых печей. 
В настоящее время в мире производится несколько миллионов тонн соды в год для промышленного производства, пищевой и медицинской промышленности. 
Искусственно сода была получена лишь в конце XVIII века во Франции химиком Лебланом (1791 год). Секрет получения, как тогда водилось, долго держался в тайне, вследствие чего сода стала впервые активно применяться именно во французской кулинарии, особенно во французском кондитерском производстве, и в первую очередь при изготовлении бисквитов и других французских печений, в то время как кондитерское производство в других странах - например, в Австрии, в России - развивалось в ином направлении, с использованием других, преимущественно дрожжевых тестоподъемных средств. Вот почему во Франции, кроме бисквитов, доминировали сухие и слоеные печенья, а в Германии и Польше, где работали французские учителя-повара, получило развитие песочное содовое тесто, в то время как Вена вплоть до XX века оставалась центром пышных кондитерских изделий и знаменита превосходным дрожжевым «венским тестом» - верхом искусного применения дрожжей в кондитерском деле. Лишь в 1861 году бельгийский химик Э. Сольве разработал современный способ получения соды, на который во второй половине XIX - начале XX века перешли все европейские страны и США. 
Лишь после Первой мировой войны и революции 1917 г. содовые кондитерские изделия получили развитие в СССР, в 20-30-х годах, в основном через сеть общественного питания, ибо содовое тесто дает возможность достигать стереотипности, стандарта выпечных изделий (одинаковости в их весе, виде, форме). А после Второй мировой войны содовые кондитерские изделия заняли в России основное место в домашнем приготовлении за счет утраты навыков новых поколений к созданию традиционных национальных русских сладостей, а также в связи с редким появлением в продаже дрожжей и разнообразных пряностей, применяемых ранее в русском кондитерском деле (бадьян, калган, корица, имбирь, черный перец, померанцевая цедра). 

 
История и технологии производства соды.

Сода впервые была получена в 1793 г. Лебланком, однако пищевая, очищенная сода была изготовлена в 1861 г. Сольвэ. 
В конце XVIII и начале XIX в. для получения искусственной соды стали применять способ Леблана, сущность которого заключается в следующем: из поваренной соли действием на нее серной кислотой вначале получали сульфат натрия, затем сульфат натрия сплавляли при высокой температуре с углекислым кальцием и углем. Из полученного сплава соду выщелачивали водой. Раствор затем выпаривали. 
Изобретение бельгийским ученым Э. Сольвэ в середине XIX столетия аммиачного способа получения соды способствовало интенсивному ее внедрению в первую очередь в кондитерское дело. Основной способ искусственного получения соды в настоящее время во всех странах - аммиачный способ производства кальцинированной соды, являющейся материалом для получения остальных содовых продуктов. Сначала Франция и Германия использовали соду как технологическую добавку для разрыхления теста с целью увеличения его объема, улучшения качества. Сода делает тесто мягким, пышным, легко усвояемым. С конца XIX-начала XX века соду стали применять другие страны, в том числе Россия. 
Добывают соду сейчас промышленным аммиачным способом (способ Сольве). 
В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода, то есть как бы вводят гидрокарбонат аммония NH₄HCO₃: 
NH₃ + CO₂ + H₂O + NaCl → NaHCO₃ + NH₄Cl. 
Выпавший остаток малорастворимого (9,6 г на 100 г воды при 20° C) гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (обезвоживают) нагреванием до 140 - 160° C, при этом он переходит в карбонат натрия: 
2NaHCO₃ →(t) Na₂CO₃ + CO₂↑ + H₂O 
Образовавшийся диоксид углерода и аммиак, выделенный из маточного раствора на первой стадии процесса по реакции: 
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O возвращают в производственный цикл. 
Аммонизация раствора необходима для введения в него углекислого газа, малорастворимого в насыщенном растворе. Выпавший в виде кристаллов бикарбонат натрия отфильтровывают от раствора, содержащего хлористый аммоний и непрореагировавший NaCl, и прокаливают (кальцинируют). При этом происходит образование кальцинированной соды. 
Выделяющиеся при кальцинации газы, содержащие углекислоту СO₂, используют для карбонизации. Таким образом, часть затраченной углекислоты регенерируется. 
Необходимую для процесса углекислоту получают обжигом известняка или мела. Обожженную известь СаО гасят водой. 
Гашеная известь Са(ОН)₂ замешивается с водой. Образовавшееся известковое молоко используют для регенерации аммиака из раствора (фильтровой жидкости), полученного после отделения бикарбоната и содержащего хлористый аммоний. 
Для производства соды используют раствор поваренной соли (рассол) концентрации около 310 г/л, полученный в естественных условиях подземным выщелачиванием залежей поваренной соли. В естественном рассоле, помимо NaCl, обычно содержатся соли кальция и магния. При аммонизации и карбонизации рассола в результате взаимодействия этих примесей с NH₃ и СО₂ будут выпадать осадки, что приведет к загрязнению аппаратов, нарушению теплообмена и нормального хода процесса. Поэтому рассол предварительно очищают от примесей: осаждают их, добавив к рассолу строго определенное количество реактивов - суспензии соды в очищенном рассоле и известкового молока. Этот способ очистки называется содово-известковым. Выпавшие при этом осадки гидрата магния и карбоната кальция отделяют в отстойниках. 
Очищенный и осветленный рассол поваренной соли направляют в барботажную абсорбционную колонну. Верхняя часть колонны служит для промывки рассолом газа, отсасываемого вакуум-насосом из вакуум-фильтров, и газа из карбонизационных колонн. В этих газах содержится небольшое количество аммиака и углекислоты, которые целесообразно отмыть свежим рассолом и, таким образом, более полно использовать их в производстве. Нижняя часть колонны служит для насыщения рассола аммиаком, поступающим из дистилляционной колонны. Полученный аммиачно-соляной рассол далее направляют в барботажную карбонизационную колонну, где происходит основная реакция превращения исходного сырья в бикарбонат натрия. Необходимая для этой цели углекислота СO₂ поступает из шахтной известково-обжигательной печи и печи кальцинации бикарбоната натрия и нагнетается снизу в колонну. 
Карбонизация аммиачно-соляного рассола является важнейшей стадией производства соды. Образование бикарбоната натрия при карбонизации происходит в результате протекания в карбонизационной колонне сложных химических процессов. В верхней части колонны идет образование углекислого аммония из аммиака, содержащегося в рассоле, и углекислоты, подаваемой в колонну. 
По мере прохождения рассола в колонне сверху вниз углекислый аммоний, реагируя с избытком углекислоты, поступающей снизу колонны, переходит в двууглекислый аммоний (бикарбонат аммония). 
Примерно в середине верхней неохлаждаемой части колонны начинается реакция обменного разложения, сопровождающаяся выпадением кристаллов бикарбоната натрия и образованием в растворе хлористого аммония. В средней части колонны, где идет образование кристаллов бикарбоната натрия за счет экзотермичности реакции, температура рассола несколько повышается (до 60 - 65° C), однако охлаждать его не надо, так как такая температура способствует формированию более крупных хорошо фильтрующихся кристаллов бикарбоната натрия. Внизу колонны охлаждение необходимо для уменьшения растворимости бикарбоната натрия и увеличения его выхода. В зависимости от температуры, содержания NaCl в рассоле, степени насыщения его аммиаком и углекислотой и других факторов выход бикарбоната составляет 65-75%. Практически невозможно полное превращение поваренной соли в осадок бикарбоната натрия. В этом заключается один из существенных недостатков производства соды аммиачным методом. 

Способы производства бикарбоната  натрия.

Бикарбонат натрия выступает  промежуточным продуктом промышленного  получения кальцинированной соды по методу Сольве, предусматривающему пропускание через насыщенный раствор хлорида натрия эквимолярных (т.е. содержащих равные количества молей) количеств газообразных аммиака и диоксида углерода, что имитирует ввод в систему гидрокарбоната аммония NH₄HCO₃: 
NH₃ + H₂O + CO₂ + NaCl / NH₄HCO₃ → NaHCO₃ + NH₄Cl. 
В образующемся растворе наименее растворимой солью является бикарбонат натрия, который выпадает в виде кристаллического осадка. При этом важно отметить, что товарным видом данной продукции выступает очищенный двууглекислый натрий. 
Наиболее широко распространенным способом очистки солей от примесей в общем случае выступает их перекристаллизация из растворов, причем в качестве растворителя наиболее часто используется вода. В основе данного способа лежит свойство большинства солей увеличивать растворимость при повышении температуры. 
Согласно методу перекристаллизации, очищаемая соль растворяется в воде при высокой температуре, после чего раствор доводится до насыщенияч, а затем охлаждается, причем началу последнего из перечисленных процессов предшествует удаление нерастворенных примесей посредством фильтрации. В ходе же охлаждения раствора растворимость соли уменьшается, она выпадает в осадок и отфильтровывается. Вследствие предпринимаемых мер чистота соли повышается, поскольку все примеси, входящие в ее состав до осуществления процесса, растворяются в воде и переходят в фильтрат, представляющий собой маточную жидкость, возвращаемую на начальную стадию. По мере циркуляции маточной жидкости в ней накапливаются примеси, что в конечном счете негативно отражается на чистоте получаемой продукции и обуславливает необходимость периодического вывода из цикла части фильтрата. 
Однако в том случае, если соль, подобно бикарбонату натрия, плохо растворима в воде, очищать ее методом перекристаллизации представляется экономически невыгодным, так как в системе для получения единицы массы чистого продукта должно циркулировать большое количество маточной жидкости, требующей попеременного нагревания и охлаждения. В связи с этим обстоятельством в промышленных масштабах очищенную пищевую соду получают не методом перекристаллизации, но карбонизацией содового раствора путем пропускания диоксида углерода под давление в насыщенном растворе карбоната натрия при температуре около 75° С согласно реакции: 
Na₂CO_3(р.) + CO_2(г.) + H₂O_(ж.) ↔ 2NaHCO_3(тв.) + 52,4 кДж (+ 12,5 ккал). 
Практическое применение метода карбонизации позволяет значительно сократить объем жидкости, необходимой для получения единицы бикарбоната натрия, поскольку растворимость кальцинированной соды в несколько раз превышает соответствующий показатель гидрокарбоната натрия. 
Содовый раствор для карбонизации получается путем растворения в воде твердой технической соды, образующейся при кальцинации сырого бикарбоната (этот процесс носит название «сухого» способа) или же разложением двууглекислого натрия в водной среде при нагревании («мокрый» способ), которое называется декарбонизацией, согласно реакции: 
2NaHCO_3(р.) ↔ Na₂CO_3(р.) + CO_2(г.) + H₂O_(пар) - 20,6 кДж (- 4,9 ккал). 
Выпадающая при насыщении содового раствора диоксидом углерода чистая пищевая сода отделяется, а маточная жидкость, содержащая смесь карбоната и бикарбоната натрия, а также растворенных примесей (например, NaCl), возвращается в начало процесса для получения исходного раствора. Вследствие многократной циркуляции маточной жидкости в ней накапливаются примеси, способные засорить очищенный продукт. В результате этого часть маточной жидкости выводится из цикла и направляется в общем случае на рассолоочистку с целью разбавления крепкого содового раствора.

Для производства очищенного бикарбоната натрия используются так  называемые «сухой» и «мокрый» способы. В основе процесса обычная реакция  карбонизации, т.е. насыщение раствора углекислым газом. Происходит перекристаллизация. Способы отличаются приготовлением раствора. При сухом способе берется  готовая кальцинированная сода и  растворяется водой, а при мокром используется технический бикарбонат. Колонное оборудование по принципу действия почти идентично тому, что задействовано  при производстве кальцинированной соды, но выполнено из высококачественной нержавеющей стали. Чистота в  цехе и чистота готовой продукции  находятся под постоянным контролем  органов государственного санитарно-эпидемиологического  надзора.

Применение.

Двууглекислый натрий (бикарбонат), применяется в химической, пищевой, легкой, медицинской, фармацевтической промышленности, цветной металлургии, поставляется в розничную торговлю. 
Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E500. 
Широко примененяется в:

• химической промышленности - для производства красителей, пенопластов и других органических продуктов, фтористых реактивов, товаров бытовой химии, наполнителей в огнетушителях, для отделения двуокиси углерода, сероводорода из газовых смесей (газ поглощается в растворе гидрокарбоната при повышенном давлении и пониженной температуре, раствор восстанавливается при подогреве и пониженном давлении).
• легкой промышленности - в производстве подошвенных резин и искусственных кож, кожевенном производстве (дубление и нейтрализация кож).
• текстильной промышленности (отделка шелковых и хлопчатобумажных тканей). Применение бикарбоната натрия в производстве резиновых изделий также обусловлено выделением CO₂ при нагревании, способствующем приданию резине необходимой пористой структуры.
• пищевой промышленности - хлебопечении, производстве кондитерских изделий, приготовлении напитков.
• медицинской промышленности - для приготовления инъекционных растворов, противотуберкулезных препаратов и антибиотиков.
• металлургии - при осаждении редкоземельных металлов и флотации руд.

Кулинария.

Основное применение питьевой соды - кулинария, где она применяется, преимущественно, в качестве основного  или дополнительного разрыхлителя при выпечке (так как при нагревании выделяет углекислый газ), изготовлении кондитерских изделий, производстве газированных напитков и искусственных минеральных  вод, самостоятельно или в составе  комплексных разрыхлителей (например, пекарского порошка, в смеси с  карбонатом аммония), например, в бисквитном и песочном тесте. Это связано с легкостью ее разложения при 50-100° С.

Медицина.

Как выглядит сода, прекрасно знают  все - это белый порошок, который  впитывает воду и отлично в  ней растворяется. Но мало кто знает  об удивительных целебных свойствах  этого «простого» вещества. Между  тем, сода - гидрокарбонат натрия - один из главных ингредиентов нашей крови. Результаты исследования влияния соды на организм человека превзошли все  ожидания. Оказалось, что сода способна выравнивать кислотно-щелочное равновесие в организме, восстанавливать обмен  веществ в клетках, улучшать усвоение кислорода тканями, а также препятствовать потере жизненно необходимого калия. Помогает сода при изжоге, при морской болезни, при простудах, при сердечных заболеваниях и головных болях, при кожных заболеваниях. Как видите, сода - лекарство первой помощи. 
Раствор питьевой соды используется в качестве слабого антисептика для полосканий, а также как традиционное кислотонейтрализующее средство от изжоги и болей в желудке (современная медицина не рекомендует применять из-за побочных эффектов, в том числе, из-за «кислотного рикошета») или для устранения ацидоза и т. п. 
Пищевая сода применяется для лечения заболеваний, связанных с повышенной кислотностью; раствор питьевой соды применяется для полоскания горла, для промывания кожи при попадании кислот. 
Бикарбонат натрия (пищевая сода) может замедлять развитие хронического заболевания почек. К такому выводу пришли ученые из Королевской клиники Лондона (Royal London Hospital), Великобритания. Они исследовали 134 человека с запущенным хроническим заболеванием почек и метаболическим ацидозом. 
Одна группа испытуемых проходила обычное лечение, а вторая помимо традиционного лечения ежедневно получала небольшое количество пищевой соды в виде таблеток. У тех больных, кто пил бикарбонат натрия, функции почек ухудшались на 2/3 медленнее, чем у прочих. 
Быстрое прогрессирование заболевания почек наблюдалось только у 9% подопытных из «содовой группы» против 45% испытуемых, лечившихся традиционно. Кроме того, у принимавших соду реже развивалась терминальная стадия почечной недостаточности, которая требует диализа. Примечательно, что повышение содержания бикарбоната натрия в организме не вызывало у больных повышения кровяного давления. 
Cода является недорогим и эффективным средством лечения хронического заболевания почек. Однако исследователи предостерегают: прием соды должен проходить под наблюдением врача, который должен правильно рассчитать дозировку для больного.

 
Пожаротушение.

Гидрокарбонат натрия входит в состав порошка, применяемого в  порошковых системах пожаротушения, утилизируя тепло и оттесняя кислород от очага  горения выделяемым углекислым газом.