Baggrund

Bagepulver er et hvidt krystallinsk pulver (NaHCO3), bedre kendt af kemikere som natriumbicarbonat, natronbicarbonat, natriumhydrogencarbonat eller natriumsyrecarbonat. Det er klassificeret som et syre-salt, der dannes ved at kombinere en syre (kulsyre) og en base (natriumhydroxid), og det reagerer med andre kemikalier som en mild alkali. Ved temperaturer over 300 grader Fahrenheit (149 grader Celsius) nedbrydes natron til natriumcarbonat (et mere stabilt stof), vand og kuldioxid.

De oprindelige kemiske og fysiske egenskaber ved natron er årsag til dets mange anvendelsesmuligheder, herunder rengøring, desodorisering, bufferbehandling og brandslukning. Bagepulver neutraliserer lugtstoffer kemisk, i stedet for at maskere eller absorbere dem. Derfor anvendes det i badesalt og deodorantpulver. Bagepulver har en tendens til at bevare en pH-værdi på 8,1 (7 er neutral), selv når der tilsættes syrer, som sænker pH-værdien, eller baser, som hæver pH-værdien, til opløsningen. Dens evne til at blive tabletiseret gør den til en god brusende ingrediens i antacida og rengøringsprodukter til tandproteser. Natriumbicarbonat findes også i visse mundskylleprodukter og tandpasta mod plakforekomst. Når bagepulver anvendes som rengøringsmiddel i pastaform eller tørt på en fugtig svamp, giver dets krystallinske struktur en blid slibning, der hjælper med at fjerne snavs uden at ridse følsomme overflader. Dens milde alkalinitet virker til at omdanne fedtsyrer i snavs og fedt til en form for sæbe, der kan opløses i vand og let skylles af. Bagepulver anvendes også som hævemiddel ved fremstilling af bagværk som brød og pandekager. Når det kombineres med et syreholdigt middel (f.eks. citronsaft), frigøres kuldioxidgas, som absorberes af produktets celler. Når gassen udvider sig under bagningen, udvider cellevæggene sig også, hvilket skaber et syrnet produkt.

Ud over de mange anvendelsesmuligheder i hjemmet har bagepulver også mange industrielle anvendelser. For eksempel frigiver bagepulver kuldioxid, når det opvarmes. Da kuldioxid er tungere end luft, kan det kvæle flammer ved at holde ilten ude, hvilket gør natriumbicarbonat til et nyttigt middel i brandslukkere. Andre anvendelser omfatter luftforureningskontrol (fordi det absorberer svovldioxid og andre sure gasemissioner), sandblæsning til fjernelse af overfladebelægninger, kemisk fremstilling, garvning af læder, olieboringsvæsker (fordi det udfælder calcium og virker som smøremiddel), gummi- og plastfremstilling, papirfremstilling, tekstilforarbejdning og vandbehandling (fordi det reducerer niveauet af bly og andre tungmetaller).

Importeret fra England blev bagepulver først brugt i Amerika i kolonitiden, men det blev først produceret i USA i 1839. I 1846 etablerede Austin Church, en læge fra Connecticut, og John Dwight, en landmand fra Massachusetts, en fabrik i New York for at fremstille bagepulver. Dr. Churchs søn, John, ejede en mølle kaldet Vulcan Spice Mills. Vulcan, den romerske gud for smedje og ild, blev repræsenteret af en arm og en hammer, og det nye bagepulverfirma tog arm og hammer-logoet til sig som sit eget. I dag er Arm & Hammer-mærket af bagepulver blandt de mest kendte varemærker.

Leblanc-processen, der er opkaldt efter Nicolas Leblanc, den franske kemiker, der opfandt den, var den tidligste måde at fremstille soda (Na2CO3), hvoraf natriumbicarbonat fremstilles, og er opkaldt efter Nicolas Leblanc, den franske kemiker, der opfandt den. Natriumklorid (bordsalt) blev opvarmet med svovlsyre, hvorved der blev fremstillet natriumsulfat og saltsyre. Natriumsulfatet blev derefter opvarmet med kul og kalksten for at danne natriumcarbonat eller soda.

I slutningen af 1800-tallet blev en anden metode til fremstilling af soda udtænkt af Ernest Solvay, en belgisk kemiingeniør. Solvay-metoden blev hurtigt tilpasset i USA, hvor den erstattede Leblanc-processen. I Solvay-processen ledes kuldioxid og ammoniak ind i en koncentreret opløsning af natriumklorid. Rå natriumbicarbonat udfældes og opvarmes til soda, som derefter behandles yderligere og raffineres til natriumbicarbonat af United States Pharnacopoeia (U.S.P.) renhed.

Selv om denne metode til fremstilling af bagepulver er meget anvendt, er den også problematisk, fordi de kemikalier, der anvendes i processen, er forurenende og giver problemer med bortskaffelse. Et alternativ er at raffinere soda fra trona malm, en naturlig forekomst.

Råmaterialer

Bagepulver, eller natriumbicarbonat, kommer fra soda, der enten fremstilles ved Solvay-processen eller fra trona malm, et hårdt, krystallinsk materiale. Trona stammer fra 50 millioner år tilbage, fra dengang landet omkring Green River i Wyoming var dækket af en sø på 1.554 kvadratkilometer (600 kvadratkilometer). Efterhånden som søen fordamper med tiden, efterlader den et 200 milliarder ton tungt depot af ren trona mellem lag af sandsten og skifer. Aflejringen i Green River Basin er stor nok til at dække hele verdens behov for soda og natriumbicarbonat i tusindvis af år.

Da den syntetiske proces, der blev anvendt i Solvay-metoden, gav anledning til nogle forureningsproblemer, baserer Church & Dwight Co. Inc. mere og mere af sin produktion på trona-minedrift. En anden stor producent af natriumkarbonat, FMC Corporation, er også afhængig af trona til fremstilling af natriumkarbonat og natriumbicarbonat. Trona udvindes i 457,2 meter under overfladen. FMC’s mineskakter indeholder næsten 4.022,5 kilometer tunneler og dækker 62 kvadratkilometer. Disse tunneler, der er 4,57 meter brede og 2,74 meter høje, gør det muligt for det nødvendige udstyr og køretøjer at køre igennem dem.

Fremstillingsprocessen

Fremstilling af soda

• 1 Sodavand kan fremstilles kemisk ved hjælp af Solvay-processen, eller det kan fremstilles af trona-malm. Hvis trona malm anvendes, skal den først udvindes. Når den er bragt op til overfladen, transporteres trona-malmen til en række forarbejdningsanlæg. Der raffineres malmen til en opslæmning af natriumsesquicarbonat, et mellemprodukt af natron, der faktisk indeholder både natron (natriumcarbonat) og bagepulver (natriumbicarbonat).

Herning af bagepulver

• 2 Derefter kommes mellemproduktet af natron i en centrifuge, som adskiller væsken fra krystallerne. Krystallerne opløses derefter i en bicarbonatopløsning (en natronopløsning fremstillet af producenten) i en roterende opløser, hvorved der dannes en mættet opløsning. Denne opløsning filtreres for at fjerne eventuelle uopløselige materialer og pumpes derefter gennem en tilførselstank til toppen af et karboniseringstårn.
• 3 Renset kuldioxid føres ind i bunden af tårnet og holdes under tryk. Efterhånden som den mættede natriumopløsning bevæger sig gennem tårnet, afkøles den og reagerer med kuldioxiden for at danne natriumbicarbonatkrystaller. Disse krystaller opsamles i bunden af tårnet og overføres til en anden centrifuge, hvor overskydende opløsning (filtrat) filtreres fra. Krystallerne vaskes derefter i en bicarbonatopløsning, hvorved der dannes en kagelignende substans, der er klar til tørring. Det filtrat, der fjernes fra centrifugen, genanvendes til den roterende opløser, hvor det bruges til at mætte flere mellemliggende natriumkarbonatkrystaller.
• 4 Den vaskede filterkage tørres derefter enten på et kontinuerligt transportbånd eller i en vertikal rørtørrer kaldet en flash-tørrer. Det teoretiske udbytte af processen er ifølge Church & Dwight Company mellem 90 og 95 procent, og det fremstillede bagepulver er mere end 99 procent rent.

Sortering og opbevaring af de forskellige kvaliteter

• 5 Dernæst adskilles de tørrede krystaller af natriumbicarbonat i forskellige kvaliteter efter partikelstørrelse. Der fremstilles standardkvaliteter af natriumbicarbonat og særlige kvaliteter for at opfylde kundernes specifikke krav, og partikelstørrelsen er den vigtigste faktor for kvaliteterne. Pulverformet nr. 1 og finkornet nr. 2 har en bred vifte af anvendelsesmuligheder i fødevarer, kemikalier og farmaceutiske produkter. Granulatkvaliteterne #4 og #5 findes i fødevarer og doughnuts, rengøringsmidler, lægemidler og mange andre produkter. Natriumbicarbonat af industrikvalitet anvendes til forskellige formål, herunder olieboringsvæsker, brandslukningsmaterialer og vandbehandling.
• 6 Hver kvalitet sendes til en beholder, hvor atmosfære, kuldioxid og fugtindhold kontrolleres for at “hærde” produktet. Når de er hærdet, er kvaliteterne klar til at blive pakket og sendt.

Kvalitetskontrol

Kvaliteten af natriumbicarbonat kontrolleres i alle faser af fremstillingsprocessen. Materialer, udstyr og selve processen er udvalgt for at give natriumbicarbonat af den højest mulige kvalitet. Ifølge FMC’s kilder valgte virksomheden, da den byggede anlæggene, materialer og udstyr, som ville være kompatible med de strenge kvalitetskrav til fremstilling af natriumbicarbonat af farmaceutisk kvalitet. FMC anvender også statistisk processtyring (SPC) for at opretholde en konstant daglig kvalitet, og de vigtigste driftsparametre er registreret i diagrammer for at opretholde processtyringen. Produktkvalitetsparametre registreres efter partinummer, og prøverne opbevares i to til tre år.

Alle U.S.P.-kvaliteter opfylder specifikationerne i United States Pharmacopoeia og Food Chemicals Codex for anvendelse i farmaceutiske og fødevaremæssige applikationer. Desuden opfylder natriumbicarbonat af fødevarekvalitet de krav, der er specificeret af U.S. Food and Drug Administration som et stof, der er generelt anerkendt som sikkert (GRAS).

Fremtiden

I begyndelsen af det tyvende århundrede blev der årligt solgt 53.000 tons (48.071 metriske tons) natron. Mens befolkningen steg dramatisk, var salget i 1990 faldet til ca. 32.000 tons (29.024 tons) om året. Selvhævende mel og kage- og kikseblandinger har mindsket efterspørgslen efter bagepulver som en vigtig bageingrediens. Ikke desto mindre er der stadig en betydelig efterspørgsel efter produktet. Kommercielle bagere (især kageproducenter) er en af de største brugere af dette produkt. En af de vigtigste egenskaber ved natriumbicarbonat er, at det, når det udsættes for varme, frigiver kuldioxidgas (CO2), som får bagevarerne til at hæve. Natriumbicarbonat anvendes også i medicinal- og sundhedsindustrien, og det har også andre industrielle anvendelser. Det er derfor fortsat et vigtigt produkt i dag og i fremtiden.

Hvor du kan få mere at vide

Bøger

Coyle, L. Patrick, Jr. The World Encyclopedia of Food. Facts on File, 1982.

Root, Waverley og Richard de Rochemont. Spise i Amerika: A History. William Morrow & Co., Inc., 1976.

Periodika og pamfletter

Grosswirth, Marvin. “The Wonders of NaHCO3″,” Science Digest. Marts, 1976.

Historie om armen & Hammer Trademark. Church & Dwight Co., Inc.

Natriumhydrogencarbonat. FMC Corporation.

Natriumhydrogencarbonat – Kemiske egenskaber, fremstilling. Church & Dwight Co., Inc.

-Eva Sideman