如果有一种说法是“我们在食品中添加了在电镀中才添加的东西(化学品)”,那你会怎么想,是不是感觉这种食品就是剧毒的东西,或者至少是不健康的,就不能吃了呢。而事实上,我们日常吃到的许多食品中,都放有添加剂成分,添加剂里面又无可避免的加入有许多化学品,这些化学品,适量的加入能够改善我们的食物质量,不过,它们同样可以用到其它工业领域,焦磷酸钾就是这样一类,它在食品与镀液中均有应用。
基本物化性质
焦磷酸钾分子式
焦磷酸钾又称为焦磷酸四钾,或者二磷酸钾盐,化学式为K4P2O7白色结晶性粉末或粒状,水溶液呈碱性,极易溶于水,水中溶解度高达196.7g(每百克水),不溶于乙醇,有一定的吸湿性,与水混合形成粘性浆状体。其熔点为1109℃,较难热分解,不过在酸/碱溶液中会水解成磷酸钾。
焦磷酸钾,相当于二聚磷酸盐,因此具有其他聚合磷酸盐的所有性质,比如与焦磷酸钠相像,但溶解度较大,能和碱土金属和重金属离子发生螯合作用,同时也能与硬水中的Ca2 、Mg2 形成稳定的络合物从而软化硬水、提高洗涤能力、清除污垢。
焦磷酸根离子(P2O74-)对于微细分散的固体具有很强的分散能力,能促进细微、微量物质的均一混合。此外,它还具有稳定的pH缓冲能力,能长期保持溶液的pH值。焦磷酸钾在热水中发生水解,生成磷酸氢二钾,其水解速度较焦磷酸钠慢,通常来讲,焦磷酸钾即使是在潮湿的空气中也是稳定的。
生产制备
焦磷酸钾的生产遵循基本的化学原理,整个过程可以简单描述为利用酸碱中和先生成磷酸氢二钾溶液,再干燥制得无水磷酸氢二钾,再聚合成焦磷酸钾。具体来说就是把磷酸加入到中和器,再缓慢加入苛性钾(氢氧化钾),同时不断进行搅拌直到中和反应进行完全,整个过程的PH控制在8.4左右(0.1的误差),之后把反应后的溶液加热,并加入活性炭脱色,过滤除去不溶物,澄清滤液在120~124℃的温度下进行蒸发浓缩,经冷却结晶,离心分离,获得磷酸氢二钾(一般为三水合物),接着在120~130℃下脱去结晶水,再将它加入煅烧炉在500~600℃下进行煅烧聚合,经冷却,制得食用焦磷酸钾成品,这种方法工业上称之为中和煅烧法。另外,生产过程中利用食品级的原料,就可以生产食品级的焦磷酸钾。
应用领域
无氰电镀工件
无氰电镀中的应用,焦磷酸钾由于具有较强的络合金属阳离子的功能,在电镀中多有应用。通常情况下,为了使电镀层光滑牢固,工业生产上电镀液的配方往往很复杂。传统的做法是使用氰化物作络合剂来配制电镀液,但CN-(氰根)有剧毒,对电镀工人的健康损害很大,同时,排放含CN-的污水、废气也严重污染环境。因此如今无氰电镀将成为一种电镀的趋势,而使用焦磷酸钾就可以完美替代氰化物。
在装饰性镀铬的工艺中,可以使用焦磷酸钾电镀Sn-Co-Zn三元合金,以替代传统的镀铬工艺,从而减少了对环境与人员的危害,也降低了能耗,提高了镀层的质量。电镀过程中,焦磷酸钾作为络合剂,分别与Sn2 (锡)、Co2 (钴)、Zn2 (锌)形成络合物。随着其含量升高,镀液分散能力得到改善,阳极溶解加快,但络合剂浓度过高,会使带出损失增加。生产中最好取中上限,镀液稳定性才好。如果络合剂浓度低,镀液易混浊而产生沉淀,影响镀层质量。
焦磷酸钾电镀Sn-Co-Zn三元合金工艺有如下优点:不用有毒的铬酐(铬的氧化物,三氧化铬);低能耗、高效率(95%以上);镀液稳定,深镀能力极佳,吊镀、滚镀均适用;镍、铜、铜合金、锌合金镀层上均能镀复。缺点: 镀层色泽光亮仿似镀铬层,但没有铬层鲜艳,反光差;镀层硬度、耐磨性均低于镀铬层。
在食品加工领域中,可以作为食品添加剂使用,因其水溶液碱性强,有抑制食品腐败、发酵的作用,可作为乳化剂、整合剂使用,用在汤羹、午餐肉、速冻鱼虾、熟猪肉和肉末中等,还可用作肉类粘结剂、洗涤剂、面制品碱水原料等。实际使用中,多与其他缩合磷酸盐合用,俗称复配磷酸盐,例如按焦磷酸钾:焦磷酸钠:聚磷酸钾:聚磷酸钠:偏磷酸钠=1:1:3:3:2的配比制成火腿、香肠的粘结剂。复配的其它磷酸盐也可用于防止水果罐头变色、增强鱼肉持水性、改善面类品味及提高得率等。
总结
化学品一般会有许多功能,附带也会有很多用途,因此同一种化学品在两个差别较大的领域均有应用。在不同领域都有其严格的使用标准,其实食品中的化学品添加,国家有严格的规定,我们无需因为耸人听闻的言论(就如文章开头所言一样)而过分抵制化学品在食品中的应用。
参考资料:
1. 好磷网—磷字典
2. 好磷资讯
3. 百度百科/图片
4. 《食品焦磷酸钾的生产和分析研究》褚