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7320-34-5 / 食品與電鍍—談焦磷酸鉀

如果有一種說法是:我們在食品中添加了在電鍍中才添加的東西(化學品),那你會怎么想,是不是感覺這種食品就是劇毒的東西,或者至少是不健康的,就不能吃了呢。而事實上,我們?nèi)粘3缘降脑S多食品中,都放有添加劑成分,添加劑里面又無可避免的加入有許多化學品,這些化學品,適量的加入能夠改善我們的食物質(zhì)量,不過,它們同樣可以用到其它工業(yè)領域,焦磷酸鉀就是這樣一類,它在食品與鍍液中均有應用。

基本性質(zhì)

焦磷酸鉀又稱為焦磷酸四鉀,或者二磷酸鉀鹽,化學式為K4P2O7白色結(jié)晶性粉末或粒狀,水溶液呈堿性,極易溶于水,水中溶解度高達196.7g(每百克水),不溶于乙醇,有一定的吸濕性,與水混合形成粘性漿狀體。其熔點為1109℃,較難熱分解,不過在酸/堿溶液中會水解成磷酸鉀。

焦磷酸鉀,相當于二聚磷酸鹽,因此具有其他聚合磷酸鹽的所有性質(zhì),比如與焦磷酸鈉相像,但溶解度較大,能和堿土金屬和重金屬離子發(fā)生螯合作用,同時也能與硬水中的Ca2+、Mg2+形成穩(wěn)定的絡合物從而軟化硬水、提高洗滌能力、清除污垢。

焦磷酸根離子(P2O74-)對于微細分散的固體具有很強的分散能力,能促進細微、微量物質(zhì)的均一混合。此外,它還具有穩(wěn)定的pH緩沖能力,能長期保持溶液的pH值。焦磷酸鉀在熱水中發(fā)生水解,生成磷酸氫二鉀,其水解速度較焦磷酸鈉慢,通常來講,焦磷酸鉀即使是在潮濕的空氣中也是穩(wěn)定的。

生產(chǎn)制備

焦磷酸鉀的生產(chǎn)遵循基本的化學原理,整個過程可以簡單描述為:

利用酸堿中和先生成磷酸氫二鉀溶液

干燥制得無水磷酸氫二鉀

再聚合成焦磷酸鉀

具體來說就是把磷酸加入到中和器,再緩慢加入苛性鉀(氫氧化鉀),同時不斷進行攪拌直到中和反應進行完全,整個過程的PH控制在8.4左右(0.1的誤差),之后把反應后的溶液加熱,并加入活性炭脫色,過濾除去不溶物,澄清濾液在120~124℃的溫度下進行蒸發(fā)濃縮,經(jīng)冷卻結(jié)晶,離心分離,獲得磷酸氫二鉀(一般為三水合物),接著在120~130℃下脫去結(jié)晶水,再將它加入煅燒爐在500~600℃下進行煅燒聚合,經(jīng)冷卻,制得食用焦磷酸鉀成品,這種方法工業(yè)上稱之為中和煅燒法。另外,生產(chǎn)過程中利用食品級的原料,就可以生產(chǎn)食品級的焦磷酸鉀。

應用領域

食品與電鍍—談焦磷酸鉀

無氰電鍍工件

無氰電鍍中的應用:焦磷酸鉀由于具有較強的絡合金屬陽離子的功能,在電鍍中多有應用。通常情況下,為了使電鍍層光滑牢固,工業(yè)生產(chǎn)上電鍍液的配方往往很復雜。傳統(tǒng)的做法是使用氰化物作絡合劑來配制電鍍液,但CN-(氰根)有劇毒,對電鍍工人的健康損害很大,同時,排放含CN-的污水、廢氣也嚴重污染環(huán)境。因此如今無氰電鍍將成為一種電鍍的趨勢,而使用焦磷酸鉀就可以完美替代氰化物。

在裝飾性鍍鉻的工藝中:可以使用焦磷酸鉀電鍍Sn-Co-Zn三元合金,以替代傳統(tǒng)的鍍鉻工藝,從而減少了對環(huán)境與人員的危害,也降低了能耗,提高了鍍層的質(zhì)量。電鍍過程中,焦磷酸鉀作為絡合劑,分別與Sn2+(錫)、Co2+(鈷)、Zn2+(鋅)形成絡合物。隨著其含量升高,鍍液分散能力得到改善,陽極溶解加快,但絡合劑濃度過高,會使帶出損失增加。生產(chǎn)中最好取中上限,鍍液穩(wěn)定性才好。如果絡合劑濃度低,鍍液易混濁而產(chǎn)生沉淀,影響鍍層質(zhì)量。

焦磷酸鉀電鍍Sn-Co-Zn三元合金工藝有如下優(yōu)點:不用有毒的鉻酐(鉻的氧化物,三氧化鉻);低能耗、高效率(95%以上);鍍液穩(wěn)定,深鍍能力極佳,吊鍍、滾鍍均適用;鎳、銅、銅合金、鋅合金鍍層上均能鍍復。缺點: 鍍層色澤光亮仿似鍍鉻層,但沒有鉻層鮮艷,反光差;鍍層硬度、耐磨性均低于鍍鉻層。

食品與電鍍—談焦磷酸鉀

在食品加工領域中:可以作為食品添加劑使用,因其水溶液堿性強,有抑制食品腐敗、發(fā)酵的作用,可作為乳化劑、整合劑使用,用在湯羹、午餐肉、速凍魚蝦、熟豬肉和肉末中等,還可用作肉類粘結(jié)劑、洗滌劑、面制品堿水原料等。實際使用中,多與其他縮合磷酸鹽合用,俗稱復配磷酸鹽,例如按焦磷酸鉀:焦磷酸鈉:聚磷酸鉀:聚磷酸鈉:偏磷酸鈉=1:1:3:3:2的配比制成火腿、香腸的粘結(jié)劑。復配的其它磷酸鹽也可用于防止水果罐頭變色、增強魚肉持水性、改善面類品味及提高得率等。

總結(jié)

化學品一般會有許多功能,附帶也會有很多用途,因此同一種化學品在兩個差別較大的領域均有應用。在不同領域都有其嚴格的使用標準,其實食品中的化學品添加,國家有嚴格的規(guī)定,我們無需因為聳人聽聞的言論(就如文章開頭所言一樣)而過分抵制化學品在食品中的應用。

參考資料:

1.好磷網(wǎng)—磷字典

2.好磷資訊

3.百度百科/圖片

4.《食品焦磷酸鉀的生產(chǎn)和分析研究》褚