Pozadí

Jedlá soda je bílý krystalický prášek (NaHCO3), který je chemikům známý spíše jako hydrogenuhličitan sodný, hydrogenuhličitan sodný, hydrogenuhličitan sodný nebo kyselý uhličitan sodný. Je klasifikována jako kyselá sůl, která vzniká spojením kyseliny (uhličité) a zásady (hydroxidu sodného), a reaguje s jinými chemickými látkami jako mírná zásada. Při teplotách nad 300 stupňů Fahrenheita (149 stupňů Celsia) se jedlá soda rozkládá na uhličitan sodný (stabilnější látka), vodu a oxid uhličitý.

Původní chemické a fyzikální vlastnosti jedlé sody jsou příčinou jejího širokého použití, včetně čištění, dezodorace, pufrování a hašení požárů. Jedlá soda chemicky neutralizuje pachy, místo aby je maskovala nebo pohlcovala. Proto se používá v koupelových solích a deodoračních tělových pudrech. Jedlá soda má tendenci udržovat pH 8,1 (7 je neutrální), i když se do roztoku přidají kyseliny, které pH snižují, nebo zásady, které pH zvyšují. Díky své schopnosti tabletizace je dobrou šumivou složkou antacid a přípravků na čištění zubních protéz. Hydrogenuhličitan sodný se nachází také v některých přípravcích proti zubnímu plaku a v zubních pastách. Když se jedlá soda používá jako čisticí prostředek ve formě pasty nebo nasucho na vlhké houbičce, její krystalická struktura zajišťuje jemnou abrazi, která pomáhá odstraňovat nečistoty bez poškrábání citlivých povrchů. Její mírná alkalita působí tak, že přeměňuje mastné kyseliny obsažené ve špíně a mastnotě na formu mýdla, které lze rozpustit ve vodě a snadno opláchnout. Jedlá soda se používá také jako kypřící prostředek při výrobě pečiva, například chleba nebo palačinek. V kombinaci s kyselým činidlem (např. citronovou šťávou) se uvolňuje plynný oxid uhličitý, který je absorbován buňkami výrobku. Jak se plyn během pečení rozpíná, rozpínají se i stěny buněk, čímž vzniká kvásek.

Kromě mnoha domácích použití má jedlá soda také mnoho průmyslových aplikací. Jedlá soda například při zahřívání uvolňuje oxid uhličitý. Protože je oxid uhličitý těžší než vzduch, může dusit plameny tím, že k nim nepustí kyslík, a proto je hydrogenuhličitan sodný užitečným prostředkem v hasicích přístrojích. Další aplikace zahrnují kontrolu znečištění ovzduší (protože pohlcuje oxid siřičitý a další emise kyselých plynů), abrazivní tryskání pro odstraňování povrchových nátěrů, chemickou výrobu, činění kůží, kapaliny pro vrtání ropných vrtů (protože sráží vápník a působí jako mazivo), výrobu gumy a plastů, výrobu papíru, zpracování textilu a úpravu vody (protože snižuje obsah olova a dalších těžkých kovů).

Dovezená z Anglie byla jedlá soda poprvé použita v Americe v koloniálních dobách, ale ve Spojených státech se začala vyrábět až v roce 1839. V roce 1846 založili Austin Church, lékař z Connecticutu, a John Dwight, farmář z Massachusetts, v New Yorku továrnu na výrobu jedlé sody. Syn doktora Churche, John, vlastnil mlýn s názvem Vulcan Spice Mills. Vulkán, římský bůh kovářství a ohně, byl znázorněn rukou a kladivem a nová společnost vyrábějící jedlou sodu přijala logo ruky a kladiva za své. Dnes patří značka jedlé sody Arm & Hammer mezi nejznámější značky.

Leblancův proces, pojmenovaný po francouzském chemikovi Nicolasi Leblancovi, který jej vynalezl, byl nejstarším způsobem výroby jedlé sody (Na2CO3), z níž se vyrábí hydrogenuhličitan sodný. Chlorid sodný (kuchyňská sůl) se zahříval s kyselinou sírovou, čímž vznikl síran sodný a kyselina chlorovodíková. Síran sodný se pak zahříval s uhlím a vápencem za vzniku uhličitanu sodného neboli uhličitanu sodného.

Na konci 19. století vymyslel belgický chemický inženýr Ernest Solvay další způsob výroby uhličitanu sodného. Solvayova metoda byla brzy adaptována ve Spojených státech, kde nahradila Leblancův postup. Při Solvayově postupu se oxid uhličitý a amoniak přivádějí do koncentrovaného roztoku chloridu sodného. Surový hydrogenuhličitan sodný se vysráží a zahříváním vzniká uhličitan sodný, který se dále upravuje a rafinuje, aby vznikl hydrogenuhličitan sodný čistoty United States Pharnacopoeia (U.S.P.).

Ačkoli je tento způsob výroby uhličitanu sodného široce používán, je také problematický, protože chemikálie používané v procesu jsou znečišťující a způsobují problémy s likvidací. Alternativou je rafinace jedlé sody z tronové rudy, přírodního ložiska.

Suroviny

Jedlá soda neboli hydrogenuhličitan sodný pochází z jedlé sody získané buď Solvayovým procesem, nebo z tronové rudy, tvrdého krystalického materiálu. Trona pochází z doby před 50 miliony let, z doby, kdy území kolem řeky Green River ve Wyomingu pokrývalo jezero o rozloze 600 mil čtverečních (1 554 km2). Toto jezero se časem vypařilo a mezi vrstvami pískovce a břidlice zanechalo ložisko čisté trony o hmotnosti 200 miliard tun. Ložisko v Green River Basin je dostatečně velké, aby pokrylo celosvětovou potřebu uhličitanu sodného a hydrogenuhličitanu sodného na tisíce let.

Protože syntetický proces používaný Solvayovou metodou představoval určité problémy se znečištěním, zakládá společnost Church & Dwight Co. Inc. stále větší část své výroby na těžbě trony. Další velký výrobce uhličitanu sodného, společnost FMC Corporation, se při výrobě uhličitanu sodného a hydrogenuhličitanu sodného rovněž spoléhá na tronu. Trona se těží v hloubce 1 500 stop (457,2 m) pod povrchem. Šachty společnosti FMC obsahují téměř 2 500 (4 022,5 km) mil tunelů a pokrývají 24 čtverečních mil (62 km2). Patnáct stop (4,57 m) široké a devět stop (2,74 m) vysoké tunely umožňují průjezd potřebného vybavení a vozidel.

Výrobní proces

Výroba uhličitanu sodného

• 1 Uhličitan sodný lze vyrábět chemicky pomocí Solvayova procesu nebo jej lze vyrábět z tronové rudy. Pokud se použije tronová ruda, musí se nejprve vytěžit. Po vyvezení na povrch se tronová ruda dopravuje do různých zpracovatelských závodů. Tam se ruda rafinuje na suspenzi seskvikarbonátu sodného, meziproduktu uhličitanu sodného, který ve skutečnosti obsahuje jak uhličitan sodný (uhličitan sodný), tak jedlou sodu (hydrogenuhličitan sodný).

Výroba jedlé sody

• 2 Poté se meziprodukt uhličitanu sodného vloží do odstředivky, která oddělí kapalinu od krystalů. Krystaly se poté rozpustí v roztoku hydrogenuhličitanu (roztoku uhličitanu sodného vyrobeného výrobcem) v rotačním rozpouštědle, čímž vznikne nasycený roztok. Tento roztok se přefiltruje, aby se odstranily nerozpustné látky, a poté se čerpá přes napájecí nádrž do horní části saturační věže.
• 3 Vyčištěný oxid uhličitý se zavede do spodní části věže a udržuje se pod tlakem. Jak nasycený roztok sodíku prochází věží, ochlazuje se a reaguje s oxidem uhličitým za vzniku krystalů hydrogenuhličitanu sodného. Tyto krystaly se shromažďují na dně věže a přenášejí se do další odstředivky, kde se přebytečný roztok (filtrát) odfiltruje. Krystaly se poté promyjí v roztoku hydrogenuhličitanu a vytvoří se koláčovitá látka připravená k sušení. Filtrát, který je odebrán z odstředivky, se recykluje do rotačního rozpouštěče, kde se použije k nasycení dalších meziproduktů krystalů uhličitanu sodného.
• 4 Propraný filtrační koláč se pak suší buď na kontinuálním pásovém dopravníku, nebo ve vertikální trubkové sušárně zvané blesková sušárna. Teoretická výtěžnost tohoto procesu se podle společnosti Church & Dwight Company pohybuje mezi 90 a 95 % a vyrobená jedlá soda je více než 99 % čistá.

Třídění a skladování různých druhů

• 5 Dále se vysušené krystaly hydrogenuhličitanu sodného rozdělují do různých druhů podle velikosti částic. Standardní třídy hydrogenuhličitanu sodného a speciální třídy se vyrábějí podle specifických požadavků zákazníků a velikost částic je hlavním určujícím faktorem tříd. Prášek č. 1 a jemný granulát č. 2 mají široké využití v potravinách, chemikáliích a farmaceutických výrobcích. Granulované třídy č. 4 a 5 se používají v potravinách a koblihách, čisticích prostředcích, léčivých přípravcích a mnoha dalších výrobcích. Průmyslový hydrogenuhličitan sodný se používá v různých aplikacích, včetně kapalin pro vrtání ropných vrtů, hasicích materiálů a úpravy vody.
• 6 Každá jakost jde do zásobníku, kde se kontroluje atmosféra, oxid uhličitý a obsah vlhkosti, aby se výrobek „vytvrdil“. Po vytvrzení jsou třídy připraveny k balení a expedici.

Kontrola kvality

Kvalita hydrogenuhličitanu sodného je kontrolována v každé fázi výrobního procesu. Materiály, zařízení a samotný proces jsou vybírány tak, aby se získal hydrogenuhličitan sodný nejvyšší možné kvality. Podle zdrojů společnosti FMC společnost při výstavbě závodů vybírala takové materiály a zařízení, které by byly slučitelné s přísnými požadavky na kvalitu výroby hydrogenuhličitanu sodného farmaceutické kvality. Společnost FMC také používá statistickou kontrolu procesu (SPC) k udržení neměnné denní kvality a klíčové provozní parametry jsou mapovány, aby byla zachována kontrola procesu. Parametry kvality výrobku se zaznamenávají podle čísla šarže a vzorky se uchovávají po dobu dvou až tří let.

Všechny třídy U.S.P. splňují specifikace United States Pharmacopoeia a Food Chemicals Codex pro použití ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Potravinářský hydrogenuhličitan sodný navíc splňuje požadavky stanovené americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv jako látka obecně uznávaná jako bezpečná (GRAS).

Budoucnost

Na přelomu dvacátého a třicátého století se ročně prodalo 53 000 tun (48 071 metrických tun) jedlé sody. Zatímco počet obyvatel dramaticky vzrostl, do roku 1990 se prodej snížil na přibližně 32 000 tun (29 024 metrických tun) ročně. Samokypřící mouka a směsi na koláče a sušenky snížily poptávku po jedlé sodě jako důležité přísadě do pečiva. Přesto je poptávka po tomto výrobku stále významná. Jedním z hlavních uživatelů tohoto výrobku jsou komerční pekaři (zejména výrobci sušenek). Jednou z nejdůležitějších vlastností hydrogenuhličitanu sodného je, že při působení tepla uvolňuje plynný oxid uhličitý (CO2), který způsobuje, že pečivo stoupá. Hydrogenuhličitan sodný se používá také ve farmaceutickém a zdravotnickém průmyslu a má i další průmyslové využití. Proto je i nadále důležitým produktem pro současnost i budoucnost.

Kde se dozvědět více

Knihy

Coyle, L. Patrick, Jr. Světová encyklopedie potravin. Facts on File, 1982.

Root, Waverley a Richard de Rochemont. Stravování v Americe: A History. William Morrow & Co., Inc. 1976.

Periodika a brožury

Grosswirth, Marvin. „Zázraky NaHCO3“, Science Digest. Březen, 1976.

Historie ramene & Obchodní značka kladiva. Church & Dwight Co., Inc.

Sodium Bicarbonate. FMC Corporation.

Bikarbonát sodný – chemické vlastnosti, výroba. Church & Dwight Co., Inc.

-Eva Sideman

.