при рассмотрении под микроскопом осадка сульфата кальция можно увидеть
Сульфат кальция (Е516)
Сульфат кальция на самом деле очень известное и широко распространенное вещество, наиболее известное в народе, как гипс. По достоинству вяжущие свойства этого продукта изначально оценили врачи, и только в прошлом столетии он нашел применение в пищевой промышленности, как пищевая добавка, маркируемая знаком Е516.
Как же используется сульфат кальция в изготовлении продуктов? Какие последствия влечет за собой его употребление? Где еще используется данная добавка? Все это можно узнать, прочитав следующую статью.
Свойства сульфата кальция и основные характеристики
К другим наименованиям такой пищевой добавки относятся: гипс, кальций сернокислый, ангидрит, селенит, Calcium sulfate, Е516. На французском языке его название звучит, как sulfate de calcium, а на немецком – calciumsulfat.
Это вещество замечательным образом соединяет в себе свойства стабилизатора и эмульгатора. В природе также существует его аналог – серной кислоты кальциевая соль. В естественной среде сульфат кальция формируется из обезвоженных гипсовых отложений, содержится в гипсе и селените, как дигидрат. Жесткость водопроводной воды напрямую связана с концентрацией в ней сульфата калия.
В промышленных масштабах такую добавку получают путем сплавления сульфата калия с хлоридом кальция. В результате такой реакции выпадает осадок, который и является сульфатом кальция.
По внешнему виду это вещество более всего напоминает белый или слегка желтоватый кристаллический порошок горьковато-соленого вкуса и без запаха. Его химический состав включает в себя сернокислый кальций и различные примеси: фториды, селен и другие. Молекулярную формулу вещества можно обозначить в виде: CaSO4.
Этот пищевой эмульгатор практически не растворяется в воде и абсолютно не растворим в этиловом спирте. Однако обладает хорошей растворимостью в глицерине, кислой среде и солях аммония.
Данная пищевая добавка является влаговпитывающим веществом. Она способна поглощать до семи процентов воды от общей массы. Плавится при очень высоких температурах, гигроскопична.
Основные производители и стандартная упаковка сульфата кальция
В Российской Федерации такую добавку производит только одно предприятие, которое находится в Удмуртии в городе Глазов – Чепецкий механический завод.
Основными ведущими мировыми производителями сульфата кальция являются:
Самым главным поставщиком данного вещества на мировой рынок является Китай. Эта прерогатива полностью принадлежит корпорации Foodchem International Corporation.
Наиболее приемлемыми стандартными упаковками для такого вещества считаются контейнеры «биг бэг» мягкие, полипропиленовые мешки, бумажные многослойные пакеты, картонно-навивные барабаны. Помимо этого, пищевая добавка Е516 предварительно герметично зашивается в полиэтиленовые пакеты.
Применение в разных сферах
Наиболее распространенными областями применения сульфата кальция являются пищевая отрасль, медицина и косметологическая промышленность.
В сфере приготовления продуктов питания эта пищевая добавка используется как самостоятельное вещество или в совокупности с другими эмульгаторами и стабилизаторами.
Высокая влаговпитывающая способность сульфата кальция обеспечивает ему широкое применение при сушке грибов и овощей, при изготовлении различных пряностей, молока, соусов и других изделий.
Такую пищевую добавку используют в различных целях:
К тому же данное вещество часто применяется в диетологии в качестве заменителя соли.
В медицинской сфере сернокислый кальций используют для изготовления хирургических фиксирующих повязок. В недалеком прошлом это был единственный материал, который использовался для оттисков зубов в стоматологической практике.
Широко распространен сульфат кальция в косметологической промышленности. Его применяют в качестве одного из компонентов для приготовления альгинатных масок с морскими водорослями.
Вещество разводят в воде, наносят на лицо, а после снимают также, как и резиновую маску. Благодаря своим пластифицирующим свойствам сульфат кальция способствует быстрому застыванию такой маски.
При совмещении порошка сернокислого кальция с водой, получают вязкую гомогенную субстанцию, которую наносят на лицо и тело, получая так называемую питательную термическую маску.
После застывания полученная смесь имеет свойство нагреваться, что способствует лучшему раскрытию пор и ускорению проникновения необходимых веществ в клетки кожи. Можно найти данное вещество в декоративной косметике в качестве матирующего компонента, а также в скрабах, где он популярен как абразив.
Сульфат кальция считается повсеместно разрешенным продуктом, максимальная суточная доза его не регламентируется.
Полезные и вредные свойства добавки Е516
Пищевая добавка Е516 является легкоусвояемой и абсолютно безопасной для организма человека. Часто его применяют при нехватке кальция, для его скорейшего пополнения. Однако при этом следует учитывать, что кальций способен усваиваться только в компании с другими веществами – особенно с витамином D. Продукты питания содержат в себе небольшое количество такой добавки.
Сульфат кальция, полученный путем химического синтеза, может содержать в себе некоторое количество примесей, которые могут нанести организму вред, особенно принятые в завышенных дозировках.
Поэтому таким продуктом лучше не злоупотреблять. Тем более, что переизбыток кальция также небезопасен для здоровья человека, как и его нехватка. В итоге это может привести к гиперкальциемии, которая повлечет за собой негативные и неприятные последствия.
В заключение
Сульфат кальция является абсолютно безопасной пищевой добавкой для здоровья человека, а потому ее применение даже в пищевой отрасли одобрено и разрешено во всех странах мира.
Благодаря своим стабилизирующим и эмульгирующим, а также высоким влаговпитывающим свойствам, кальций сернокислый широко применяется в медицине и в косметологической промышленности.
Благодаря ему, можно значительно повысить уровень кальция в организме, однако использовать его необходимо только в совокупности с витаминами, потому что в чистом виде он не усваивается организмом человека.
Сульфат кальция
| Сульфат кальция | |
|---|---|
 | |
| Систематическое наименование | Сульфат кальция |
| Традиционные названия | кальций сернокислый, «ангидрит» |
| Хим. формула | CaSO4 |
| Состояние | кристаллическое |
| Молярная масса | 136,1406 г/моль |
| Плотность | 2,96 г/см³ |
| Температура | |
| • плавления | 1450°C (с частичным разложением) |
| • разложения | 1560°C |
| Мол. теплоёмк. | 99.660 Дж/(моль·К) |
| Энтальпия | |
| • образования | −1434,5 кДж/моль |
| Удельная теплота плавления | 28 кДж/моль |
| Давление пара | 0 ± 1 мм рт.ст. |
| Растворимость | |
| • в воде | 0,2036 г/100 мл воды |
| ГОСТ | ГОСТ 3210-77 ГОСТ 31108-2203 |
| Рег. номер CAS | 7778-18-9 |
| PubChem | 24497 |
| Рег. номер EINECS | 231-900-3 |
| SMILES | |
| Кодекс Алиментариус | E516 |
| RTECS | WS6920000 |
| ChEBI | 31346 |
| ChemSpider | 22905 |
| Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. | |
Сульфа́т ка́льция (CaSO4) — неорганическое соединение, кальциевая соль серной кислоты.
Находится в природе в виде дигидрата CaSO4•2H2O (гипс, селенит) и в безводном состоянии — ангидрит.
Содержание
Физические свойства
Безводный сульфат кальция — бесцветные кристаллы при нормальных условиях — с ромбической кристаллической решёткой, плотность 2,96 г/см³, температура плавления 1450 °C. При повышенных температурах (свыше 1200 °C) может существовать в виде стабильной кубической модификации или двух метастабильных α- и β-гексагональных модификаций. Очень медленно присоединяет воду, гидратируясь до кристаллогидрата с 1/2 или 2 молекулами воды на 1 молекулу сульфата, соответственно CaSO4 · 0,5H2O и CaSO4 · 2H2O. В воде растворим незначительно. Растворимость падает с повышением температуры: если при 20 °C она составляет 0,2036 г/100 г воды, то вблизи точки кипения воды (100 °C) снижается до 0,067 г сульфата на 100 г воды. Растворённый в природной воде сульфат кальция является одним из факторов, определяющих жёсткость воды.
Физические свойства двуводного сульфата кальция
При повышении температуры, но не более чем до 180 °C двуводный сульфат кальция теряет часть воды, переходя в полуводный — так называемый «жжёный гипс», пригодный для дальнейшего применения как вяжущее вещество. При дальнейшем нагреве до 220 °C гипс полностью теряет воду, образуя безводный CaSO4, который лишь при длительном хранении поглощает влагу и переходит в полугидрат. Если обжиг вести при температуре выше 220 °C, то получается безводный CaSO4, который влагу уже не поглощает и не «схватывается» при смешивании с водой (это вещество нередко называют «мёртвый гипс»). При дальнейшем нагревании до 900—1200 °C можно получить «гидравлический гипс», который после охлаждения вновь обретает свойства связываться с водой. Первый способ частичной дегидратиции применяют в промышленных условиях для получения полугидрата сульфата кальция (жжёного гипса, алебастра) CaSO4 ∙ 0,5H2O, нагревая дигидрат примерно до 140 °C, уравнение реакции: CaSO 4 · 2H2O = CaSO4 · 0,5H2O + 1,5H2O.
Получение
В индустриальных масштабах добывают в составе природных минералов, например гипса, селенита или алебастра или получают синтетическим путём — сплавлением CaCl2 с K2SO4.
Может быть получен действием серной кислоты на оксид, гидроксид, карбонат, оксалат или ацетат кальция. Образуется в результате окисления сульфида кальция при нагреве до 700—800 °C по реакции CaS + 2O2 = CaSO4.
Применение
Значительные объёмы алебастра используются в строительстве (из него изготавливают сухую штукатурку, плиты и панели для перегородок, гипсовые камни, архитектурные детали и др.). Изделия из гипса характеризуются сравнительно небольшой плотностью, несгораемостью и относительно невысокой теплопроводностью. Свойство алебастра затвердевать при смешении с водой нашло применение и в медицине, и в искусстве. «Это свойство гипса широко используют в ортопедии, травматологии и хирургии для изготовления гипсовых повязок, обеспечивающих фиксацию отдельных частей тела. Отвердевание замешанного с водой гипса сопровождается небольшим увеличением объёма. Это позволяет проводить тонкое воспроизведение всех деталей лепной формы, что широко используют скульпторы и архитекторы.».
Безводный сульфат кальция в силу своих гигроскопичных свойств применяется как влагопоглотитель. Нередко с помощью специальных добавок ему в этом качестве придают дополнительные свойства. Так, осушитель Drierite, состоящий из ангидрата с добавкой хлорида кобальта, меняет свою изначально голубую окраску на розовую, что позволяет своевременно отследить момент исчерпания ресурса препарата.
Искусственные кристаллы сульфата кальция, легированные марганцем или самарием, применяются как термолюминесцентный материал.
Также находит применение в пиротехнике в качестве окислителя в осветительных составах, в смеси с алюминием или магнием в отношении гипс алюминий 1:1
2 в зависимости от требований. Используется как в порошкообразном так и в отверженном состоянии.
Сульфат кальция может применяться в качестве коагулянта, например, при изготовлении тофу.
В пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки эмульгатора E516.
Регистрационный номер CAS:
Сульфат кальция: свойства, польза и вред, реакции, применение
Сульфат кальция – это неорганическое вещество, соль серной кислоты. В промышленности используется как в безводном виде, так и в форме дигидратов. Активно применяется в косметологии, медицине, пищевой промышленности. Веществу присвоен код пищевой добавки Е516, относится к агентам, предотвращающим слёживание, обладает стабилизирующими и пластифицирующими свойствами. Сульфат кальция считается безопасным для человека, может быть использован для восполнения дефицита кальция, обогащает продукты питания минералами.
Что такое сульфат кальция, формула, уравнение
Сульфат кальция – это средняя кальциевая соль серной кислоты. Химическая формула CaSO4. Лишенное воды соединение в нормальных условиях – порошкообразный ангидрид высокой плотности с бесцветными или беловатыми кристаллами ромбической кристаллической решетки, иногда возможно наличие желтоватого оттенка.
Порошок лишен запаха, вкус неприятный: кисло-горький, соленый. Плохо растворяется в воде, с при нагревании растворимость уменьшается, не растворим в спиртах. Растворяется в органических растворителях: эфирах, глицерине, кислотах, аммонийных солях. Плавится медленно, отличается высокой гигроскопичностью.
В природе сульфат кальция встречается в виде дигидрата – молекулы соли, соединенной с двумя молекулами воды: CaSO4 * 2H2O, наиболее известного как гипс. Гипс – это осадочный материал, издревле применяемый людьми во многих сферах. Из минерала изготавливали декоративные скульптуры, использовали в архитектуре, а также в качестве удобрения. До сих пор гипс необходим в медицине для накладывания фиксирующих повязок.
Гипс имеет ровный стеклянный блеск, раскалывается на тонкие пластинки в одном направлении, образуя неровный излом. Цветовая гамма от белого до красного, может быть бурым, серым, розовым или желтым. Месторождений множество, в России встречается во многих регионах: Пермь, Татарстан, Самара, Краснодар.
Алебастр – это разновидность гипса, имеющая зернистую структуру, распространена повсеместно. Сегодня добывается как сырье для получения кальциевой соли серной кислоты, в прошлом активно использовался в декоративно-прикладном творчестве. Селенит (лунный камень) отличается тем, что имеет волокнистое строение, достаточно мягкий, встречается в крупных месторождениях глиняных осадочных пород. Применим как вставочный натуральный камень в недорогие украшения, хорошо шлифуется и просвечивает.
Дигидрат отличается по свойствам от ангидрида. Он способен переходить в другие формы при нагревании. При повышении температуры до 180 °С часть воды испаряется, вещество становится полуводным. Если продолжить нагревание, доведя температурный режим до 220 °С, сульфат кальция полностью отдаст воду. При длительном хранении он очень медленно переходит в полуводную форму. Химическая реакция трансформации дигидрата в полугидрат:
Когда ангидрид продолжают обрабатывать высокими температурами (свыше 900 °С), он становится гидравлическим, при контакте с водой быстро застывает. Это явление важно для косметологии и медицины.
Кристаллическая структура сульфата кальция
Химический состав, характеристики, пищевая ценность
Добавка сульфат кальция не калорийна, не имеет выраженной пищевой ценности. Практическое значение заключается в том, что при употреблении в организм попадает дополнительное количество кальция, что важно для водно-солевого обмена. 100 грамм пищевой добавки содержит:
Соединения, взаимодействия, уравнения
Сульфат кальция вступает во все реакции, присущие средним солям. Качественной реакцией на вещество является взаимодействие с хлоридом бария, при этом выпадает осадок белого цвета:
Термическое разложение сульфата кальция протекает при температуре свыше 1450 °С:
Соединение реагирует с простыми веществами, например, с углеродом с образованием углекислого газа и сульфида кальция:
В реакциях со сложными веществами, оксидами при нагревании до 700-800 °С выделяется угарный газ и сульфид кальция:
Сульфат кальция при взаимодействии с кислотами сернокислый кальций переходит в кислую соль:
Сульфат кальция не реагирует с щелочами, но может вступать в реакцию с солями:
В результате формируется нерастворимый осадок светлого оттенка карбоната кальция, происходит образование двух солей.
Получение и производство
В лабораторных условиях получение сульфата кальция идёт несколькими путями. Для этого необходимы реактивы, очищенные от примесей. Синтез возможен при нагреве до 800 °С при взаимодействии кальциевой соли соляной кислоты и сернокислым калием:
Вещество также получают реакцией сульфата магния со сложным неорганическим соединением – перхлоратом кальция (соль кальция и хлорной кислоты):
Сульфат кальция синтезируют также путём нейтрализации серной кислоты гашеной известью:
В промышленном производстве чаще всего используется механическая добыча из природных минералов (дигидратов), а также химическую реакцию сплавления хлористого кальция с сернокислым калием. Реже применяют обработку молотого известняка концентрированными растворами серной кислоты.
Воздействие на организм
Сульфат кальция в организме распадается, при этом макроэлемент всасывается в плазму крови в тонком кишечнике и включается в метаболизм, оказывая положительное действие на здоровье. Пищевая добавка не вредит человеку, разрешена во всех странах мира, предельно допустимая концентрация не регламентирована.
Вред для организма, противопоказания, побочные эффекты
Сернокислый кальций (сульфат кальция) не приносит вреда. Неумеренное употребление добавки может привести к расстройству желудочно-кишечного тракта, вызванное слабительным действием добавки. При комбинации соединения с другими кальцийсодержащими препаратами может возникнуть состояние гиперкальциемии – избыточное повышение содержания макроэлемента в плазме крови. При этом происходит откладывание минерала в стенках сосудов, что снижает их эластичность и увеличивает вероятность повреждения.
Противопоказание к приёму продуктов питания, богатых добавкой Е516 – индивидуальная непереносимость. Это крайне редкое явление, поскольку вещество часто встречается в природе и легко и быстро усваивается. Непереносимость может заключаться в сбоях в работе ЖКТ, тошноте, рвоте. Побочные эффекты обычно не возникают.
Полезные свойства
Польза сульфата кальция заключается в уникальных физико-химических свойствах. Способность ангидридов поглощать влагу после обработки высокими температурами позволяет применять их в медицине и косметологии. В пище вещество выполняет стабилизирующие и эмульгирующие функции, выступает в качестве заменителя хлорида натрия, позволяет смешивать несмешиваемые продукты.
Обогащение крови кальцием приводит к положительным результатам. Этот важный макроэлемент играет роль во многих биохимических реакциях, а также:
Приём продуктов питания, в составе которых имеется пищевая добавка сульфат кальция, обогащает рацион, делает его более сбалансированным. Макроэлемент также способствует усвоению других минеральных соединений, оказывает общеукрепляющие действие.
Применение сульфата кальция
Кальциевая соль серной кислоты применяется во многих сферах. Вещество важно для медицинского пользования как быстро затвердевающий компонент гипсовых повязок, для приготовления слепков зубного ряда. В пищевой промышленности сульфат кальция ценится как качественный и натуральный осушитель, стабилизатор и эмульгатор. В косметологии минеральное соединение входит в состав лицевых масок.
Применение сульфата кальция в пищевой промышленности
Сернокислый кальций забирает воду из продуктов, поэтому применяется как пищевая ядобавка при заготовке сушеных грибов, сухофруктов, овощей. Осушающие свойства необходимы и при производстве сухого молока, супов быстрого приготовления, соусов, различных пряностей.
Для обогащения продукта кальцием и улучшения структуры пищевую добавку Е516 вносится в состав продукции:
В алкогольных напитках пищевая добавка играет роль регулятора кислотности. Она стабилизирует pH виноградного сусла и пивного солода. В фруктово-овощной консервации пищевая добавка Е516 сохраняет хрустящую структуру, предотвращает разрыхление волокон растительной ткани. Пищевая добавка Е516 обеспечивает формирование качественного сгустка в сырах, твороге и тофу. Внесение добавки продлевает цикл заморозки-разморозки у продукции, хранящейся при отрицательных температурах. В диетическом питании соединение выступает как аналог поваренной соли.
В хлебопекарной деятельности пищевая добавка сульфат кальция применяется как подкормка для дрожжевых культур, а также в качестве улучшителя муки, для подавления жизнедеятельности патогенных микроорганизмов и плесневых грибков, для повышения эластичности и однородности готового теста.
Применение сульфата кальция в медицине и косметологии
Затвердевающие гипсовые повязки основаны на способности прокалённого ангидрида сульфата кальция твердеть при контакте с водой. Гипсовые листы предварительно смачиваются в воде и последовательно накладываются на поврежденную конечность. Применение необходимо при переломах, трещинах и сильных ушибах с целью иммобилизовать участок для улучшения срастания и снижения боли.
В ортопедической стоматологии сернокислый кальций входит в состав оттискных материалов, которые нужны для производства зубных протезов. В этой сфере соединение выполняет несколько функций:
В косметических средствах Е516 – пластифицирующий компонент альгинатных масок. После нанесения на кожу они застывают и легко снимаются целиком. Выпускаются на основе морских водорослей и других растений, сульфат кальция выступает как натуральная эмульгирующая и стабилизирующая добавка. В скрабах и других средствах для пилинга вещество выступает в качестве матирующего агента.
Продаются термические маски, в которых присутствует добавка сульфат кальция. Они характеризуются самостоятельным разогреванием после намазывания на тело. За счёт повышения температуры открываются поры. Минеральное соединение в таких товарах способствует образованию гомогенной смеси, ускоряет застывание.
Допустимые нормы приема
Для сульфата кальция не установлено допустимых норм приёма, что связано с его абсолютной безопасностью для организма, быстрым усваиванием и выведением с продуктами обмена. Отсутствие нормативных документов, регламентирующих приём Е516, указывает на то, что практически невозможно через продукты питания и косметику злоупотребить данным соединением.
Класс опасности, хранение
Сульфат кальция (сернокислый кальций) относится к 3 классу опасности, оказывает умеренно опасное действие на организм. Это относится к аэрозолю сульфата, распылённого на производствах в воздухе в виде мельчайших капель.
Сульфат кальция необходимо хранить в сухом месте, при относительной влажности не более 70%. Помещение должно быть вентилируемое, пищевая добавка Е516 хранится в оригинальной упаковке, защищённый от воздействия солнечного света. Срок годности 2 года с момента изготовления при температуре не выше 25-30 °С.
Где купить и сколько стоит сульфат кальция
Пищевую добавку сульфат кальция можно приобрести оптом у заводов-производителей. В России существует только одна фирма, осуществляющая производство и продажу Е516. Лидер среди импортёров – Китай. Цена колеблется от 80 до 170 рублей за кг при минимальном заказе от 20-25 кг.
Заключение
Сульфат кальция – это неорганическое соединение, с которым давно знакомо человечество. Оно добывается из природных источников или синтезируется из химических реактивов в лабораторных условиях. Вещество обладает особенными физическими свойствами, химически активно. При употреблении насыщает организм кальция, оказывая положительное влияние на здоровье. Соль применяется в различных областях, в том числе в медицине, косметологии. В пищевой промышленности сернокислый кальций имеет статус пищевой добавки Е516 и используется как эмульгатор, стабилизатор, осушитель.