Fosfați Alimentari

1.Cuvânt inainte

Menirea acestui referat este să arate cât de relevantă este chimia fosfaţilor utilizaţi în sistemul alimentar. Fosfaţii sunt foarte utilizaţi şi din acest motiv rata dizolvarii şi a hidrolizei se discută. Este descrisă şi sechestrarea ionilor de metal de către fosfaţi condensaţi.

2. Nomenclatura

Fosfaţii sunt definiţi si diferenţiaţi de alte molecule care contin fosfor ca şi cele in care atomul central de fosfor este inconjurat de 4 atomi de oxigen. Atomii se prezinta sub forma de tetraedru cu atomii de oxigen din colţurile atomului. Imparţirea atomilor de oxigen între doi atomi de fosfor dau naştere unui numerar mare de tipuri de fosfaţi. Din multe motive în trecut pentru diferite substanţe chimice le-au fost dat acelaşi nume. Incercarile pentru a îmbunătăţii sistemul de denumire nu s-a întâlnit cu acceptare universală dar înca sunt folosite. Nomenclatura fosfaţilor ne dă informatii despre structura fosfaţilor, tipul şi numărul de încărcare al cationilor.

Fosfaţii pot forma structuri care pot avea sute sau chiar mii de tetraedre de fosfor. Structural, cel mai sipmlu este orofosfatul care conţine un tetraedru. Combinând doi ortofosfaţi vom obţine un difosfat. Difosfaţii de acest tip sunt cunoscuţi ca pirofosfaţi. Continuând combinaţia vom obţine secvenţial trifosfaţi, tetrafosfaţi etc.

Trifosfaţii sau tripolifosfaţii după cum se mai numesc se ştiu că sunt cei mai lungi si puri fosfaţi. De exemplu, hexametafosfatul de sodiu este defapt un amestec de polifosfaţi care contin 13 pana la 35 fosfaţi tetraedrali liniari.

O altă structură a fosfaţilor este si cea de ultrafosfaţi. Aceşti anioni fosfaţi conţin o unitate structurală în care fosfatul tetraedru este legat de alţi fosfaţi tetraedru.

Există numai patru tipuri de fosfaţi, ortofosfaţi care nu sunt ataşati de alţi fosfaţi tetraedru, polifosfaţi (incluzând pirofosfaţii) în care un fosfor tetraedru este ataşat de cel mult doi fosfaţi tetraedru, metafosfaţi în care polifosfatul se ataşează de acelaşi tip de polifosfat formând un inel şi în cele din urmă ultrafosfaţi care conţin cel puţin un fosfat tetraedru legat de alţi trei. Polifosfaţii, metafosfaţii şi ultrafosfaţii sunt compuşi din acest motiv, toţi sunt denumiţi ca şi grup: fosfaţi condensaţi. Fosfaţii condensaţi sunt compuşi din fosfaţi pentavalenţi şi oxigen bivalent, fiind incărcaţi negativ şi au nevoie de a fi încărcaţi prin adăugarea cationilor pentru a forma o punte de echilibru. Aceşti cationic pot fi protoni, ioni de fier, sau ioni moleculari ca şi amoniul. Nomenclatura fosfaţiilor include tipuri de cationic şi un cod descriind tipul şi structura fosfaţilor.

De exemplu, tripolifosfatul de potasiu este un plifosfat conţinând trei fosfaţi tetraedru şi fosfatul anion este încărcat de ioni de potasiu.

3. Metode de producere

Producerea fosfaţilor a început de la acidul fosforic. Fosforul natural conţine arsen şi pentru a aduce fosforul la calitate alimentară, arsenul poate fi îndepartat folosind metode variate.

Pentru a produce fosfaţi din acidul fosforic este nevoie de o reacţie cu baze. Bazele pot fi compuse dintr-un număr diferit de reactivi. Un exemplu de baze care pot fi utilizate: NaOH, , NaCl, KOH, KCl, CaO, şi . Produsul obţinut din neutralizarea acidului fosforic şi baze este deobicei uscat pentru a obţine ortofosfaţi. În timp ce ortofosfaţii sunt valabili pe piaţă , ei sunt şi materia primă pentru obţinerea fosfaţilor condensaţi (concentrate). Mecanismele prin care se produc aceste reacţii sunt foarte complexe, dar toate implică îndepartarea constituienţilor apei din ortifosfaţi.

4. Solubilitatea în apă

Unii fosfaţi concentrati sunt foarte greu de obţinut la un grad de solubilitate maximă datorită solubilităţii şi hidrolizei, care poate da un fosfat insolubil în legătură cu precipitarea ortofosfaţilor.

Rata la care un fosfat se dizolvă în apă este foarte important din motive practice şi comerciale. Două exemple vor ilustra acest concept: primul este controlul asupra dizolvării acizilor bazaţi pe fosfor pentru aluaturi dospite chimic. Această este îndeplinită prin metode bazate pe dizolvarea rapidă a acizilor sau prin producerea fosfaţilor slab solubili de mare importanţă în vederea obţinerii saramurii pe cand fosfatul este componentul cel mai greu de dizolvat. Este recomandat ca fosfaţii să fie pri/mii dizolvaţi în apă înaintea celorlalte ingrediente. Datorită solubilizării dificile un număr de producători de fosfaţi s-au concentrat asupra producerii fosfaţilor rapid solubili şi amestecuri de fosfaţi pentru produse alimentare. Aceasta se realizează fie prin creşterea suprafeţei valabile pe care fosfaţii se dizolvă în apă sau prin creşterea termodinamicii produnad forţe de dizolvare sau ambele.

4.1. Dizolvare STPP-ului

Îmbunătăţire ratei de dizolvare a STPP-ului a fost foarte important pentru utilizarea acestuia. Acesta este cel mai puţin solubil fosfat de sodiu şi cel mai important fosfat utilizat în alimentaţie. STPP-ul este cel mai mai greu de dizolvat fosfat utilizat în , dar crescand puterea de dizolvare această problemă poate fi rezolvată. Două faze de anhidră cristalină ale STPP-ului există cu diferite faze de solubilizare (cantitatea de energie degajată după dizolvare), o fază cristalină cu temperatură ridicată, notată cu faza I şi o fază cu temperatură mai joasă notată cu faza II. Pe piaţă STPP-ul valabil pentru alimentaţie este format dintr-un amestec de două faze cristaline. Prima fază degajă o cantitate mare de căldură cand dizolvă în apă, faţă de cea de-a 2-a fază. Prima fază se dizolvă mai repede datorită degajării de căldură mai mare şi care este un rezultat al mediului înconjurător a sodiului din prima fază. Prin ajustarea condiţiilor de producere proporţia celor două faze poate fi controlată. Prima proporţie a primei faze a cristalelor din STPP pot fi determinate în cel puţin cateva metode. Estimări rapide ale primei faze pot f obţinute fie printr-o metodă infraroşie spectroscopică (AWA, 1997) sau prin măsurarea şi calcularea cantităţii de căldură de fracţiunea primei faze.