Кальцій сульфат дигідрат. Харчова добавка Е-516

Кальцію сульфат дигідрат (CaSO4∙2H2O). Молекулярна маса 172,17; кристалізується в моноклінічній сингонії (α = 0,568 нм, b = 1,518 нм, с = 0,629 нм, z = 4, просторова група А2/n). Розчиняється у воді (1:375 та 1:485 (при 100 ˚С)), практично не розчиняється в етанолі (95%). При нагріванні до 100–125 ˚С переходить у гемігідрат. Дуже гігроскопічний, при зберіганні може цементуватися. Сульфат кальцію малорозчинна сполука. За температури понад 66 °С виділяється у вигляді безводного ангідриду CaSO4, а за нижчої температури – у вигляді гіпсу CaSO4∙2H2O.

У природі трапляються великі поклади гіпсу, він має широке практичне застосування. Використовується у будівництві, сільському господарстві та харчовій промисловості. У фармацевтичній технології використовується як допоміжна речовина при виробництві таблеток та капсул. Для гранульованої форми дигідрату характерні зв’язувальні та помірні розпушувальні властивості.

Фізико-хімічні властивості кальцію сульфату

У разі нагрівання гіпсу до температури 170 °С з його складу видаляється більшість гідратної води (але не вся) і він перетворюється на сполуку складу CaSO4∙0,5H2O, яку називають алебастром. Якщо порошок останнього замісити у вигляді тіста з водою, додаючи 60-80 % води відносно маси алебастру, то вода знову почне приєднуватись до нього з твердненням усієї маси за рахунок кристалізації дигідрату кальцію. Внаслідок такого тверднення дещо збільшується об’єм маси, що дає змогу одержати якісні зліпки з предметів.

Якщо гіпс зневоднювати в інтервалі температур 200-500 °С, то він втрачає воду і переходить у слабкорозчинну форму безводного CaSO4; за температури понад 500 °С утворюється його нерозчинна форма із значними внутрішньокристалічними змінами. Така форма форма не приєднує воду, тому її не можна використовувати як в’яжучу речовину. Вона має назву мертвий гіпс.
Під час прожарювання за температури 900-1200 °С гіпс розкладається з виділенням SO₃: (x+y)CaSO₄→xCaSO₄∙yCaO + ySO₃

Внаслідок перебігу цього процесу виникають основні оксосульфати калькію, які утворюють гідравлічний гіпс. З водою він знову дає масу, яка здатна тверднути. Тверднення супроводжується приєднанням води і кристалізацією. Утворені кристали міцно сплітаються між собою, зумовлюючи велику механічну міцність твердої речовини. Гідровлічний гіпс використовують для виготовлення східців, підвіконь, як в’яжучий матеріал.

Загалом термічні перетворення гіпсу і властивості отриманих матеріалів можна подати загальною схемою:

Харчова промисловість

• високоочищений гомогенний мінеральний порошок з природного гіпсу без жодних добавок
• харчова добавка Е-516 - стабілізатор, комплексоутворювач, поліпшувач борошна і хліба, затверджувач, регулятор кислотності
• як комплексоутворювач, затверджувач, диспергуючий агент або активатор ферментних препаратів у хлібобулочних виробах
• поліпшувач окисної дії – підвищує силу борошна та структурно-механічні властивості тіста
• у складі пекарських порошків разом з карбонатом амонію (Е-503), пірофосфатом натрію (Е-450а), гідрофосфатом натрію (Е-339), монофосфатом калію (Е-340), крохмалем і борошном
• іонний коагулянт – отримання гелів з соєвих білків для виготовлення тофу, подрібненних м’ясних продуктів, аналогів м’яса, збитих начинках, заморожених десертів, напоїв, тощо
• комплексна добавка для емульсійних м’ясних виробів (варені ковбасні вироби та січені напівфабрикати): кальцій сульфат Е-516, натрій альгінат Е-401, целюлоза Е-460, гуарова камедь Е-412, натрій дифосфат Е-450, яку застосовують у сухому вигляді до м’ясної сировини до 35 %. М’ясна емульсія, яка містить 1 частку добавки, 8 – м’ясної сировини, 2 – сухого молока, 29 – води, вводиться безпосередньо під час фаршоскладання

Тваринництво

• містить 23 % кальцію, може бути кормовою добавкою для худоби

Косметична промисловість

• добавка відбілювальної та структуроутворювальної дії у виробництві зубних паст і декоративної косметики

Землеробство

• для збагачення ґрунтів і підтримування кислотності на необхідному рівні

Будівництво

• матеріал для виготовлення сухої штукатурки, перегородок, елементів декору
• компонент цементів, зокрема портландцементу
• використовується у виробництві в'яжучих матеріалів
• для виготовлення штучного мармуру

Кальцій сульфат у харчовій промисловості

Для розпушування різних борошняних виробів (кексів, пряників, печива тощо) готують пекарські порошки, до складу яких можуть входити у різних комбінаціях карбонат натрію (Е500), пірофосфат натрію однозаміщений (Е450а), гідрофосфат натрію (Е339), монофосфат калію (Е340), сульфат кальцію (Е516). Як наповнювач використовують кукурудзяний крохмаль або борошно. Продуцентом СО2 у цих сумішах є NaHCO3. До складу пекарських порошків вводять також агенти, які запобігають злежуванню та грудкуванню. Дозують їх у кількості 1,5-4 % до маси борошна.

Переваги застосування поліпшувачів

Багато добавок поєднують кілька технологічних функцій, які по-різному проявляються в такій складній, мобільній гетерогенній системі, як тісто. Наприклад, добавка сульфатів кальцію (Е516) може проявляти себе як комплексоутворювач, затверджувач, диспергуючий агент або активатор ферментних препаратів. Крім того, дія покращувача буде проявлятися неоднаково в залежності від складу, дозування, способу і стадії його використання, а також від умов проведення механічних та теплових процесів у виробництві хліба. Подкислюючі добавки (сухі або рідкі закваски) використовуються в основному для виробництва житніх і житньо-пшеничних сортів хлібобулочних виробів.

Житній хліб

Інгредієнти

• 250 г пшеничного борошна (+ для підпилу)
• 100 г житнього борошна
• 1 ст. л. гречаного борошна
• 1 ч. л. кальцію сульфату (Е-516)
• 250 мл теплої води
• 12 г «живих» дріжджів
• 2 ст. л. соняшникової олії
• 1 ч. л. солі
• 1 ст. л. цукру
• очищене соняшникове насіння (за бажанням)

Покроковий рецепт

Крок 1. З’єднайте у мисці спочатку сухі інгредієнти: 250 г пшеничного борошна,100 г житнього борошна, 1 ст. л. гречаного і 1 ч. л. кальцію сульфату. З одного боку миски розкришіть 12 г «живих» дріжджів, а з іншого висипте 1 ч. л. солі та 1 ст. л. цукру.

Крок 2. Влийте в миску до сухих інгредієнтів 250 мл теплої води і 2 ст. л. соняшникової олії. Для підсилення смаку за бажанням додайте у миску трохи очищеного соняшникового насіння.

Крок 3. Ретельно перемішайте і замісіть пластичне і м'яке тісто, яке не повинно липнути до рук. Викладіть тісто на підпилену борошном дошку чи робочу поверхню та добре вимісіть його руками, робіть це не менше 10 хвилин, щоб воно стало гладеньким. Сформуйте з тіста кулю і покладіть назад у миску. Накрийте харчовою плівкою або рушником, залиште в теплому місці без протягів на 50 хвилин для підйому. За цей час тісто має збільшитися у 2-3 рази.

Крок 4. Через 50 хвилин акуратно обімніть тісто руками і потім знову сформуйте кулю, потроху підвертаючи його від центру до країв.

Крок 5. Перекладіть тісто на деко, застелене пергаментом, і накрийте рушником. Залиште для вистоювання ще на 30 хвилин в теплому місці. Тим часом розігрійте духовку до температури 180 градусів. Через 30 хвилин поставте хліб випікатися у розігріту духовку на 40 хвилин.

Кальцій сульфат - кормова добавка

Добавку кальцію сульфату додають до раціону великої рогатої худоби. Такі добавки використовують для попередження мінеральної недостатності, післяродового парезу, регуляції обміну кальцію в організмі корів перед отелом та збільшення молочної продуктивності у новотільний період.

Кислі солі, що входять до складу кормової добавки, забезпечують від’ємне значення катіонно-аніонного співвідношення у раціоні (DCAD). Раціон з більшою кількістю аніонів по відношенню до катіонів у період сухостою сприяє тому, що рівень кислотності (pH) крові і сечі знижується. Це призводить до збільшення активності паратиреоїдного гормону, який попереджає гіпокальцимію (молочна лихоманка, післяродовий парез) за рахунок прискорення  надходження кальцію у кров з кісток і всмоктування кальцію у кишечнику з метою нейтралізації рівня кислотності (pH) крові і сечі.  Одночасно відбувається зростання реабсорбції кальцію у нирках. У результаті підвищення кальцію у крові, нормалізується тонус м'язів, скорочується число випадків затримання посліду. Корови після отелу швидше встають на ноги і активніше споживають корм, що попереджає розвиток глибокого негативного балансу енергії і пов'язаного з ним кетозу, сприяє досягненню більш високої молочної продуктивності корів у новотільний період.

1 кг кормової добавки містить: глютен кукурудзяний кормовий – < 600 г; сульфат амонію – < 180 г; магнію хлорид – < 200 г; кальцію сульфат дигідрат – < 65 г; меляса з цукрової тростини – < 40 г.

Дози і способи введення тваринам різного віку

Застосовувати перорально з кормом у розрахунку: 0,70-0,80 кг/тварину/добу.  Згодовувати протягом періоду сухостою, але не менше, ніж за 21 добу до отелу. 

Приготування гіпсових розчинів

Гіпс найчастіше використовують у чистому вигляді, отримуючи гіпсове тісто різної густини. Для рідкого гіпсового розчину на 1 л води додають 1 кг гіпсу, для розчину нормальної густини – 1,5 кг, для густого – 2 кг.

Готування гіпсового розчину відбувається у такий спосіб. Спочатку в посудину наливають воду, а потім, ретельно перемішуючи, потрохи підсипають необхідну кількість гіпсу. Якщо зробити навпаки – спочатку насипати гіпс, а потім доливати до нього воду, – розчин вийде неоднорідним і міститиме грудочки. Перемішувати гіпсовий розчин найкраще або спеціальними лопатками з нержавіючого металу, або за допомогою дерев’яної колотівки (дерев’яного стрижня із врізаними хрест-навхрест сталевими пластинами).

Гіпсовий розчин не можна перемішувати впродовж тривалого часу, тому що виріб вийде неміцним. А для того, щоби сталева арматура у гіпсових виробах не ржавіла, рекомендується попередньо покривати її лаком, олійною фарбою чи оліфою.

Піну, яка утворюється на поверхні під час замішування гіпсового розчину, слід обов’язково видаляти. Інакше застиглий гіпс буде пористим і крихким.

При готуванні гіпсових розчинів найчастіше виникає необхідність збільшити або зменшити період їх застигання (схоплювання). Для цього застосовують різні добавки – прискорювачі та сповільнювачі схоплювання.

Як сповільнювач найчастіше застосовують клейовий розчин, який, крім уповільнення процесу схоплювання, надає готовим гіпсовим виробам міцності. Для приготування такої клейової води використовують желатин або міздровий клей. Клейовий розчин вливають у воду, ретельно перемішують, а потім засипають гіпс.
Чим вища концентрація клею, тим триваліший термін схоплювання, і навпаки. Але, як правило, готують клейовий розчин з 25 %-ю концентрацією. Впринципі, клейовий розчин можна замінити клеєм у чистому вигляді, але його дія виявиться менш ефективною (у 2-3 рази), а витрати на клей будуть більші.
Для приготування беруть одну частину сухого тваринного клею, заливають 5-ма частинами води і залишають на 15-20 годин. Коли клей цілком розчиниться, до нього додають 1 частину вапняного тіста, після чого все це кип’ятять на слабкому вогні (періодично помішуючи) упродовж 5-6 годин. Щоб уникнути спінення клейової суміші, на дно посудини рекомендується покласти шар гальки завтовшки 1-2 см. Врешті-решт виходить клейовий концентрат, який розводять водою, і на отриманій клейовій воді замішують гіпсовий розчин.

Як прискорювач схоплювання найкраще використовувати алюмокалієві галуни, які попередньо розчиняють у воді з розрахунку 5 г галунів на 1 л води.