اسیدی که در محصولات فراوانی از جمله نوشابه حضور دارد، اسید فسفریک (phosphoric acid) نام دارد. این ماده به صورت طبیعی در بسیاری از میوه ها و آبمیوه ها حضور دارد البته می توان آن را به صورت صنعتی نیز تولید کرد. این ترکیب به طور گسترده به عنوان افزودنی مواد غذایی شناخته می شود و یکی از اجزاء رایج نوشابه ها به حساب می آید. اما کاربرد اسید فسفریک تنها در این قسمت تمام نمی شود و می توان آن را در صنایع مختلف به کار برد.
اسید فسفریک چیست؟
یک ترکیب معدنی به صورت مایع بی رنگ و بدون بو با فرمول شیمیایی H3PO4، اسید فسفریک نام دارد. نام دیگر این ماده ارتوفسفریک اسید است و در واقع این ماده یک اسید مزدوج است که از یک دی هیدروژن فسفات و یک یون فسفات تشکیل شده است.
این ماده معمولا به صورت مایع وجود دارد و به عنوان ضروری ترین اسید اکسیژن فسفر شناخته می شود. این اسید ضعیف با چگالی ۱.۸۸۵ گرم در میلی لیتر یک ترکیب شیمیایی مهم و جزء بسیاری از کودهای شیمیایی به حساب می آید. رایج ترین شکل این ماده به صورت محلول آبی با غلظت ۸۵% به صورت یک مایع بی رنگ، بی بو، غیر سمی و غیر فرار شناخته می شود.
مشخصات فیزیکی و شیمیایی:
در جدول زیر برخی از مشخصات فیزیکی و شیمیایی این ماده را مشاهده می کنید.
| فرمول شیمیایی | H3PO4 |
| نام دیگر | ارتوفسفوریک اسید |
| جرم مولکولی | ۹۷.۹۹ گرم |
| مشخصات ظاهری | مایع بی رنگ و بی بو با مزه اسیدی |
| نقطه جوش | ۴۰۷ درجه سانتی گراد |
| نقطه ذوب | ۴۲.۴ درجه سانتی گراد |
| حلالیت | محلول در آب، الکل، اتانول |
| دانسیته | ۱.۹ g/cm³ |
| pH | ۱.۵ |
روش تهیه اسید فسفریک
این اسید را به صورت صنعتی طی دو فرایند کلی، مرطوب و خشک، می توان تهیه کرد. در تهیه این ماده کلسیم سولفات (گچ) به عنوان یک محصول جانبی تشکیل می شود. همچنین در هر دو روش با از بین بردن ترکیبات آرسینک و ناخالصی های سمی، می توان اسید فسفریک خالص تری را به دست آورد. در ادامه این دو روش را بررسی خواهیم کرد.
فرایند مرطوب
در این فرایند از سنگ فسفات به منظوره تهیه این اسید استفاده می کنند. در طی این فرایند کلسیم سولفات (گچ)، اسید فسفریک و سایر ناخالصی های نامحلول تشکیل می شود. در ادامه آب را اضافه می کنند و گچ و سایر ناخالصی ها را به کمک فیلتراسیون از بین می برند. برای تهیه شکل غلیظ تر این ماده مقدار بیشتری از آب را حذف می کنند. اسید به دست آمده از فرایند مرطوب می تواند بدون تصفیه اضافی برای تولید کود استفاده شود. همچنین می توان آن را تا غلظت ۷۰% تبخیر کرد و به محلولی به نام سوپر اسید فسفریک رسید که مستقیما به عنوان کود مورد استفاده قرار می گیرد. در ادامه با استفاده از حلال ها می توان فلزات سنگین و فلوئور را از آن جدا کرد و محصولی با کیفیت تر برای مصارف غذایی به دست آورد.
فرایند خشک
برای تهیه گرید غذایی این ماده، سنگ معدن فسفات را در یک کوره به عنصر فسفر تبدیل می کنند. عنصر فسفر از کوره تقطیر و با هوا سوزانده می شود و پنتوکسید فسفر با خلوص بالا تولید می شود که در آب حل می شود و این ترکیب را می سازد.
کاربردهای اسید فسفریک
تقریبا ۸۰% از اسید فسفریک تولیدی را به تهیه کود اختصاص می دهند و مابقی آن را در تولیه محصولات شوینده، پاک کننده های خانگی و غیره به کار می برند. این ترکیب به دلیل یک مزه اسیدی خوشایند به عنوان یک افزودنی غذایی در غذاهایی با خاصیت اسیدی مانند نوشابه و غذاهای آماده استفاده می شود. همچنین از این ماده در آبکاری فلزات، تصفیه آب، عملیات حذف زنگ زدگی، تولید کربن فعال، عامل ضدعفونی کننده در صنایع غذایی و تنظیم کننده Ph در لوازم آرایشی و محصولات مراقبت از پوستی و غیره بهره می برند. در ادامه برخی از کاربردهای این ترکیب را بررسی خواهیم کرد.
صنایع غذایی
این ماده به عنوان افزودنی مواد غذایی در محصولات غذایی مانند پنیر، گوشت های فراوری شده، غلات، مربا و نوشابه ها به منظور اسیدی کردن و ایجاد طعم تند یا ترش یافت می شود.
(کاربرد اسید فسفریک در نوشابه ها)
فسفریک اسید یک تنظیم کننده اسید و نگهدارنده است و هدف اصلی آن جلوگیری از تشکیل باکتری ها و قارچ ها در مواد غذایی است. این ترکیب در نوشابه های گازدار باعث فرسایش دندان ها و تشکیل سنگ کلیه به ویژه در کسانی که سابقه این بیماری را دارند، می شود.
کاربرد اسید فسفریک در نوشابه ها
این ماده به نوشابه ها طعم تندی می دهد و از رشد باکتری ها و کپک ها در محلول شیرین نوشابه، جلوگیری می کند؛ در واقع بیشتر خاصیت اسیدی نوشابه ناشی از این اسید است.
“فسفریک اسید، یک اسید غیر آلی است. این ماده غالباً به عنوان یک ماده اسیدی، تقریباً به طور انحصاری در تولید نوشابه های گازدار استفاده می شود ، اگرچه استفاده از آن در غذاها به دلیل تأثیرات آن بر سلامتی بحث برانگیز است. در مقایسه ، این اسید بسیار ارزان است، دارای طعم ترش ملایم و مشخصی است که یادآور اسید سیتریک است. این یک اسید نسبتاً قوی و تفکیک شده است که به آن امکان می دهد کولاها را به میزان کم pH مورد نظر (۲.۵) مورد نیاز برای ایجاد کربناسیون مناسب اسیدی کند ، اگرچه اثر ضد میکروبی آن به مراتب کمتر از اکثر اسیدهای آلی است. “
منبع: https://trade-chemical.com/product/phosphoric-acid/
حذف زنگ زدگی
این ترکیب یکی از رایج ترین موادی است که برای از بین بردن زنگ از روی فولاد، آهن و سایر فلزات کاربرد دارد. معمولا زنگ روی فلزات، اکسید آهن است و به کمک اسید فسفریک می توان آن را از بین برد. در هنگام تماس این اسید با اکسید آهن، ترکیبات سیاه رنگی ایجاد می شود که به سادگی می توان آن را از روی فلز پاک کرد.
مواد شیمیایی
این ماده به عنوان یک ماده شیمیایی چند منظوره در صنایع شیمیایی، کشاورزی و حتی محصولاتی که به صورت روزانه استفاده می کنیم، حضور دارد. برای مثال در طیف گسترده ای از محصولات مراقبت شخصی مانند عطر، محصولات مراقبت از مو، لوازم آرایشی، محصولات مراقبت از پوست و ناخن کاربرد دارد. در واقع عملکرد اصلی این ترکیب در این محصولات کنترل سطح pH است.
مصارف دارویی
در صنعت داروسازی این ماده به عنوان یک واسطه شیمیایی کاربرد دارد. آن را در روش های دندانپزشکی در محلول هایی که برای تمیز کردن دندان هاست پیدا می کنید. همچنین در داروهای ضد تهوع، محصولات دهانشویه و سفید کننده دندان این ترکیب حضور دارد.
مصارف کشاورزی
حدودا هشت درصد از کودهای مورد استفاده در کشاورزی حاوی اسید فسفریک است.
ایمنی
اسید فسفریک برای غشاهای مخاطی، چشم و پوست بسیار تحریک کننده، خورنده و مضر است. پس لازم است این ترکیب را دور از دسترس کودکان نگهداری و در زمان کار با آن از خوردن، آشامیدن و سیگار کشیدن پرهیز کنید. در زمان کار از لباس، عینک و دستکش محافظ استفاده کنید و پس از حمل دست های خود را با آب بشویید. در صورت تماس با پوست باعث سوختگی آن می شود، پس از تماس لباس های آلوده را تعویض و آن ناحیه را با آب بشویید. در صورت تماس با چشم ها می تواند آسیب جدی به آنها وارد کند، پس از تماس اگر لنز تماسی دارید آن را خارج کرده و چشم آسیب دیده را با مقدار زیادی آب بشویید. در صورت بلع این ترکیب، دهان را با آب بشویید و سعی نکنید با استفراغ آن را خارج کنید.این ماده خورنده فلزات است و برای انسان ها نیز اسیدی خطرناک به حساب می آید، پس در زمان کار با آن نکات ایمنی را مطالعه و رعایت کنید.
جمع بندی
اسید فسفریک یک ترکیب بی رنگ و بی بو است که به صورت طبیعی در بسیاری از میوه ها و آبمیوه ها حضور دارد اما به شکل صنعتی نیز آن را برای کاربردهای مختلف تولید می کنند. یکی از شناخته شده ترین کاربردهای آن به عنوان یکی از اجزای نوشابه است اما در صنایع دارویی، کشاورزی و حذف زنگ زدگی فلزات نیز می توان آن را یافت.