Диоксид кремния, свойства, получение, химические реакции

Вы когда-нибудь слышали о минеральной породе без цвета и запаха? Таковой является пищевая добавка Е 551 или диоксид кремния – особое кристаллическое вещество, не имеющее цветовых оттенков и наделенное сравнительно высокой степенью прочности и твердости.

Свойства и характеристики

Название рассматриваемой добавки – диоксид кремния. Этот продукт присутствует в человеческом организме, где обеспечивает:

  • крепость скелета;
  • здоровый вид волосам;
  • прочность и одновременно пластичность ногтям.

Как говорил известный ученый В. Вернадский, без кремния жизнь невозможна. Что интересно, в естественных условиях названный минерал в чистом виде не встречается. Другое дело его диоксид. Он является одним из основных элементов в составе многих полудрагоценных камней (топаз, яшма, агат и пр.).

В пищевой промышленности рассматриваемая добавка – крайне востребованная и довольно многофункциональная. Отличает ее безвредность.

В международных стандартах кремния диоксид носит название Silicon Dioxide. В отдельных европейских странах используется знакомая нам система цифровой идентификации пищевых добавок, где наша фигурирует под индексом E551. Иногда комбинация пишется через дефис.

Нередко диоксид именуют:

  • белой сажей;
  • кремнеземом;
  • аэросилом;
  • силикагелем и т. д.

Е551 причисляется к довольно обширной группе добавок-эмульгаторов.

Диоксид кремния сам по себе – совершенно натуральное вещество. И даже в данном виде он не особо опасный. Наиболее распространенная на земле форма – кварц. Из последнего, например, состоит обычный песок.

Для пищевой индустрии приведенная выше разновидность не годится, здесь используется вещество, полученное в результате химического синтеза и имеющее высокий уровень чистоты. Называется оно «кремния диоксид аморфный».

Для производства разработана специальная технология, предполагающая нагрев минерала до температуры в 500 градусов. Есть и другой не менее энергоемкий метод. В данном случае происходит следующее – пары тетрахлорида кремния выжигаются горящим водородом. Начинается реакция гидролиза и образуется наш порошок. В последнем случае необходима температура не менее 1 000 градусов.

Естественный диоксид кремния применяется в строительстве, стекольной промышленности и в других отраслях, не связанных с производством продуктов питания – тут его чистота не имеет особого значения.

Свойства Е551:

  • внешний вид – белый (реже чуть голубоватый) очень мелкий порошок;
  • запаха и вкуса не имеет;
  • в воде и спиртах не растворяется, но легко соединяется с фтористоводородной кислотой;
  • очень твердый;
  • обладает уникальными адсорбирующими свойствами;
  • невосприимчив к высоким и низким температурам;
  • кислоты никакого влияния на него не оказывают.

Как и большинство сыпучих пищевых добавок, диоксид кремния фасуется в бумажные мешки с полиэтиленовой вставкой. Последние герметично закрываются, поскольку вещество легко вбирает влагу. Сырость – фактор крайне опасный, так как намокание порошка мешает его использовать.

Пищевая добавка Е (диоксид кремния): опасное влияние на организм человека – Экобаланс

Знаете значение шифра Е551, или еще не сталкивались с ним в обычной жизни? Наверняка вы ходите в продуктовые магазины, покупаете лекарства и косметику – а значит, уже сталкивались с этим компонентом. В этом обзоре мы поговорим об основных свойствах и характеристиках, обсудим области применения – вы узнаете все, что необходимо потребителю!

Название продукта пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния)

Диоксид кремния — общепринятое наименование пищевой добавки Е 551. Международный вариант — Silicon Dioxide. Код в европейской цифровой системе пищевых добавок — E 551 (Е–551).

Синонимы:

  • кремнезем;
  • диоксид кремния аморфный;
  • белая сажа;
  • оксид кремния (IV);
  • кремниевый ангидрид;
  • аэросил;
  • силикагель;
  • Silizium dioxid, немецкий;
  • dioxyde de silizium, французский.

К какому классу относится пищевой добавки е 551 (диоксид кремния)?

Согласно классификации пищевых добавок Е551 (диоксид кремния) относится к группе антислёживающих агентов. Вещество имеет одновременно природное и синтетическое происхождение.

Антислёживающие агенты – вещества, которые добавляются к порошкообразным и мелкокристаллическим продуктам и препятствуют их слёживанию, комкованию, а также предотвращают слипание частиц.

Читайте также:  Блокатор калорий 3 фазы 40 капсул 450 мг

Тип вещества пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния)

Пищевая добавка Е 551 (диоксид кремния) по типу вещества относится к группе эмульгаторов.

Диоксид кремния — это природное вещество. В натуральном виде существует в виде кварца (минерала, из которого состоит песок).

В пищевой промышленности применяют искусственно синтезированное вещество высокой степени чистоты (диоксид кремния аморфный). Получают его путем нагревания кремния в атмосфере кислорода. Окислительная реакция протекает при температуре до 500°C.

Другой способ — гидролиз паров тетрахлорида кремния в водородном пламени. Синтез осуществляют в специальных автоклавах при температуре от 1000ºC.

Пищевая добавка Е (диоксид кремния): опасное влияние на организм человека – Экобаланс

Натуральный диоксид кремния используют только в строительном, стекольном и подобных производствах, где чистота материала не играет существенной роли.

Свойства пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния)

К основным свойствам пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния) относят:

Показатель Стандартные значения
Цвет белый или голубовато-белый
Состав диоксид кремния; химическая формула SiO2
Внешний вид мелкий порошок или гранулы
Запах отсутствует
Растворимость нерастворим в воде, этаноле; растворяется во фтористоводородной кислоте
основного вещества 99%
Вкус отсутствует
Плотность 2,2 г/см3
Другие обладает высокой твердостью и прочностью; сильный адсорбент; термостабилен; устойчив к действию кислот

Упаковка пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния)

Пищевую добавкк Е 551 (диоксид кремния) обычно расфасовывают в мешки из крафт-бумаги или плотного полиэтилена. Допускается упаковка продукта в мешки из полипропилена при наличии дополнительной полиэтиленовой вставки.

Применение пищевой добавки Е 551 (диоксид кремния)

Пищевая добавка Е 551 (диоксид кремния) входит в список разрешенных для производства продуктов питания% применение диоксида кремния в качестве вспомогательного вещества:

  • предупреждает слеживание и комкование сыпучих продуктов. Добавляют в муку, манную крупу, пряные приправы, сухое молоко, сахар, яичный порошок, соль и ее аналоги;
  • стабилизирует текстуру тертых или нарезанных ломтиками сыров;
  • эффективно конвертирует жидкость в сыпучую массу, сохраняет и подчеркивает аромат (чипсы, закуски к пиву, сухарики и подобные изделия);
  • стабилизирует кислотность, нейтрализует избыток щелочи в составе спиртных напитков (включая коньячные);
  • осветляет пиво за счет адсорбции замутняющих напиток белков, увеличивает его стойкость.

Эмульгатор используют для обработки поверхности сахаристых кондитерских изделий (кроме шоколада). Это предупреждает ломкость, слипание, продлевает срок хранения.

Значительное количество эмульгатора E 551 идет на нужды фармацевтики и медицины. Обычно под наименованием аэросил вещество используют как активный высокодисперсный наполнитель в эмульсиях, таблетках, гелях, мазях. Диоксид кремния включен в фармакопеи Австрии, Венгрии, Дании.

Продукт выполняет ряд активных и вспомогательных функций:

  • Диоксид кремния коллоидный в форме рыхлого порошка используют как эффективный энтеросорбент. Вещество связывает и выводит из организма токсины, включая соли тяжелых металлов.
  • Добавка входит в состав суспензий, облегчающих состояние при метеоризме (например, Эспумизана). Диоксид кремния стабилизирует эмульсию, усиливает действие активного компонента.
  • Благодаря адсорбирующим качествам вещество в виде геля или мази применяют наружно для обработки гнойных ран, лечения флегмоны, мастита и других заболеваний. Препарат обладает антимикробным действием, легко распределяется по поверхности кожи, не раздражает, не вызывает аллергии.
  • В качестве загустителя используют в составе рыбьего жира, вазелина, глицерина, цетилового спирта.

Пользы

Структурное использование

По оценкам 95% диоксида кремния (песок) производства потребляется в строительной промышленности, например , для производства бетона ( портландцемент бетона ).

Кремнезем в виде песка используется в качестве основного ингредиента в литье в песчаные формы для изготовления металлических деталей в машиностроении и других приложений. Высокая температура плавления диоксида кремния позволяет использовать его в таких приложениях.

Кристаллический кремнезем используется в гидроразрыве пластов, содержащих плотные нефти и сланцевый газ .

Предшественник к стеклу и кремнию

Диоксид кремния является основным ингредиентом в производстве большинства стекла . Стеклования температура чистого SiO 2 составляет около 1475 К. При расплавленном диоксид кремния SiO — быстро охлаждается, он не кристаллизуется, но затвердевает в виде стекла.

Структурная геометрия кремния и кислорода в стекле похожа на том, что в большинстве кварца и других кристаллических форм кремния и кислород с кремнием в окружении правильных тетраэдров кислородных центров. Разница между стеклянной и кристаллическими формами возникает из связности тетраэдрических единиц: Несмотря на то, что нет большой дальности периодичности в упорядочении стекловидной сети остается на масштабах длины также за пределами длину связей SiO. Одним из примеров такого упорядочения предпочтения с образованием кольца из 6-тетраэдров.

Белая сажа

Коллоидный диоксид кремния также известный как пирогенного диоксида кремния является очень тонкой частиц или коллоидного форма диоксида кремния. Его получают путем сжигания SiCl 4 в богатой кислородом пламени водорода с получением «дым» из SiO 2 .

Читайте также:  Диета через день: Как чередующееся голодание поможет похудеть

SiCl4+2H2+O2⟶SiO2+4HCl{\displaystyle {\ce {SiCl4 + 2 H2 + O2 -> SiO2 + 4 HCl}}}

Большинство оптических волокон для телекоммуникаций также сделано из диоксида кремния. Это является основным сырьем для многих керамики , таких как глиняные , керамика и фарфор .

Диоксид кремния используется для производства элементарного кремния . Процесс включает карботермическое восстановление в качестве электрической дуговой печи :

SiO2+2C⟶Si+2CO{\displaystyle {\ce {SiO2 + 2 C -> Si + 2 CO}}}

Пищевая и фармацевтическая промышленность

Кремнезем является распространенной добавкой в производстве пищевых продуктов, где он используется главным образом в качестве агента потока в порошковых пищевых продуктах, или адсорбировать воду в гигроскопических приложениях. Он используется в качестве агента , предотвращающего слипание в порошкообразных продуктов , таких как специи и немолочного кофе сливочнике. Он является основным компонентом диатомовой земли . Коллоидный диоксид кремния используется также в качестве вина, пива, соков и рафинирования агента . Она имеет Й номер опорный E551 .

В фармацевтических продуктов, диоксид кремния помогает порошок потока, когда формируются таблетки.

Личная гигиена

В косметике, ее полезно для его светорассеивающих свойств и естественной впитываемости.

Гидратированный диоксид кремния используется в зубной пасты , как твердый абразивный материал для удаления зубного налета.

Другой

Гидрофобный диоксид кремния используют в качестве компонента пеногасителя .

В своем качестве огнеупора, это полезно в волокнистой форме в виде высокотемпературной тепловой защиты ткани.

Он используется в качестве соединения теплового расширения в геотермальной тепловом насосе промышленности.

Диоксид кремния используется в экстракции ДНК и РНК из — за его способности связываться с нуклеиновыми кислотами в присутствии хаотропов .

Аэрогель на основе диоксида кремния использовал в космическом корабле Stardust для сбора внеземных частиц.

Чистый кремнезем (диоксид кремния), при охлаждении, как плавленый кварц в стакан с не истинной температурой плавления, может быть использован в качестве стекловолокна для стекловолокна.

Краткая характеристика диоксида кремния:

Диоксид кремния (оксид кремния (IV)) или кремнезем представляет собой кристаллы, которые не имеют цвета и характеризуются высокой прочностью, твердостью и тугоплавкостью.

Краткая характеристика диоксида кремния:

Химическая формула диоксида кремния SiO2

Диоксид кремния содержит два атома кислорода и один атом кремния.

Имеет устойчивость к воздействию кислот и не взаимодействует с водой.

При повышении внешней температуры может взаимодействовать c основными оксидами и щелочами.

Является хорошим диэлектриком (если отсутствуют примеси), так как препятствует прохождению электрического тока.

В природе диоксид кремния в основном встречается в виде минерала кварца. Находится почти во всех горных пародах. Является составной частью литосферы, а так же встречается в живых организмах в небольших количествах.

Краткая характеристика диоксида кремния:

В чем польза Е551?

Диоксид кремния препятствует образованию комков в сыпучих субстанциях, а также прекрасно нейтрализует щелочную среду. Кроме этого, он легко растворяется в плавиковой кислоте, образуя стеклообразную массу. Именно благодаря этому Е551 применяют не только в пищевой, но и в химической промышленности.

Данный порошок не растворяется в воде, однако отдает ей свои ионы. В итоге вода очищается на молекулярном уровне и приобретает массу полезных свойств. Так, считается, что если пить ее регулярно, то можно избежать болезни Альцгеймера и в целом продлить срок жизни на 8-10 лет.

Применение

Эмульгатор Е 551 входит в список разрешенных для производства продуктов питания.

Диоксид кремния в качестве вспомогательного вещества:

  • предупреждает слеживание и комкование сыпучих продуктов. Добавляют в муку, манную крупу, пряные приправы, сухое молоко, сахар, яичный порошок, соль и ее аналоги;
  • стабилизирует текстуру тертых или нарезанных ломтиками сыров;
  • эффективно конвертирует жидкость в сыпучую массу, сохраняет и подчеркивает аромат (чипсы, закуски к пиву, сухарики и подобные изделия);
  • стабилизирует кислотность, нейтрализует избыток щелочи в составе спиртных напитков (включая коньячные);
  • осветляет пиво за счет адсорбции замутняющих напиток белков, увеличивает его стойкость.

Эмульгатор используют для обработки поверхности сахаристых кондитерских изделий (кроме шоколада). Это предупреждает ломкость, слипание, продлевает срок хранения.

Добавка разрешена во всех странах. Ее количество не должно превышать 30 г/кг готового продукта питания.

Значительное количество эмульгатора E 551 идет на нужды фармацевтики и медицины. Обычно под наименованием аэросил вещество используют как активный высокодисперсный наполнитель в эмульсиях, таблетках, гелях, мазях. Диоксид кремния включен в фармакопеи Австрии, Венгрии, Дании.

Продукт выполняет ряд активных и вспомогательных функций:

  • Диоксид кремния коллоидный в форме рыхлого порошка используют как эффективный энтеросорбент. Вещество связывает и выводит из организма токсины, включая соли тяжелых металлов.
  • Добавка входит в состав суспензий, облегчающих состояние при метеоризме (например, Эспумизана). Диоксид кремния стабилизирует эмульсию, усиливает действие активного компонента.
  • Благодаря адсорбирующим качествам вещество в виде геля или мази применяют наружно для обработки гнойных ран, лечения флегмоны, мастита и других заболеваний. Препарат обладает антимикробным действием, легко распределяется по поверхности кожи, не раздражает, не вызывает аллергии.
  • В качестве загустителя используют в составе рыбьего жира, вазелина, глицерина, цетилового спирта.

Не обошли вниманием добавку Е 551 производители косметических средств. В основном вещество используют в составе зубных паст как абсолютно безопасный отбеливающий абразив. Диоксид кремния не разрушает зубную эмаль, безопасен при случайном проглатывании.

Вещество в качестве вспомогательного компонента используют в производстве кремов, лосьонов, пудр, скрабов для различных типов кожи. Аэросил помогает маскировать неровности кожи, устранять жирный блеск, разглаживать мелкие морщины. Эффективно удаляет отмершие клетки и очищает дерму.

Диоксид кремния не проводит электрический ток, считается одним из лучших диэлектриков (при условии, что нет посторонних примесей).

Производство для пищевой промышленности

SiO₂ в пищевой промышленности используется в качестве пищевой добавки, имеющей в европейской кодовой системе собственный индекс – Е551.

В чистом виде диоксид кремния не используется в пищевой промышленности. Применяется в ней порошковый SiliconDioxide, или, если сказать по-другому, аморфный кремнезем, «белая сажа». Производство добавки осуществляется на специальных заводах двумя способами искусственного синтезирования: Si нагревается в кислородной среде при пятистах градусах Цельсия, осуществляется окислительная реакция, которая приводит к получению белой сажи, а также в особых стерилизаторах при тысяче градусов происходит реакция Silicona Tetrachlorida паров в водородном пламени.

Негативное влияние диоксида кремния на организм человека не подтверждается.

Использование данного эмульгатора в пищевом производстве допускается во всех без исключения странах (в том числе Украине, Беларуси, России, европейских государствах) при условии, что содержание его в готовом продукте не выходит за предельные рамки, то есть 30 г на килограмм. Он не вредит здоровью и безопасен в применении.

Пищевая добавка Е551: влияние на организм человека

В составах косметических средств, зубной пасты, в некоторых пищевых продуктах, в медицинских препаратах встречается химическое вещество – кремнезем. Добавка относится к разряду эмульгаторов, но даже превышение допустимой нормы не оказывает отрицательного действия. Влияние на организм человека диоксида кремния давно известно. Потребителю стоит знать, к какому классу опасности относится эмульгатор Е551, в каком количестве он содержится в популярных продуктах.

Пищевая добавка Е551: влияние на организм человека

Показания к применению

Применение препарата Полисорб практикуется в следующих случаях:

  • интоксикации острого и хронического характера у детей и взрослых пациентов;
  • кишечные инфекции острые любого происхождения, в том числе пищевые инфекции, диарея неинфекционного происхождения;
  • дисбактериоз (входит в комплексное лечение);
  • гнойно-септические болезни, при которых отмечается выраженная интоксикация;
  • аллергия пищевого и лекарственного происхождения;
  • острые отравления ядами и сильнодействующими веществами;
  • гипербилирубинемия и гиперазотемия.

Также средство показано к применению как профилактическое ЛС жителями экологически неблагополучных регионов, а также людьми, которые работают на вредных производствах.

Где применяется диоксид кремния?

Изначально данное природное вещество, которое входит в состав всех без исключения горных пород, использовалось при производстве таких строительных материалов, как цемент и бетон. Кроме этого, благодаря своим уникальным свойствам диоксид кремния нашел свое применение при изготовлении стекла и керамики, а также великолепно зарекомендовал себя при производстве абразивов. Также в наши дни белую сажу добавляют в зубную пасту, что позволяет легко и быстро избавляться от налета.

С середины прошлого века эмульгатор Е551 стал широко применяться в пищевой промышленности в качестве стабилизатора и загустителя. Его добавляют в сыры и всевозможные пивные закуски, включая чипсы и сухарики, используют в кондитерском производстве и в молочной промышленности. Благодаря способности защищать сыпучие продукты от образования комков Е551 нередко добавляют в различные приправы, муку и сахар, а также манку и сухое молоко. Отдельно стоит сказать о том, что в качестве природного стабилизатора и нейтрализатора щелочи Е551 применяется при изготовлении различных спиртных напитков, в том числе вин и коньяка.