Характеристика и получение
Е172 - пищевой краситель, который объединяет три формы оксидов железа. Не имеет запаха и вкуса, выглядит как порошок или паста. Спектр оттенков - черный, коричневый, красный, оранжевый, желтый. Оксиды железа есть в природной среде, но для применения в промышленности используют синтетический метод получения Е172.
Существует 16 форм оксидов железа, но в пищевой отрасли применяют только три:
Вещество хорошо растворяется в неорганических кислотах и не растворяется в воде, органических растворителях и растительных маслах. Сохраняет свойства при воздействии света, тепла, фруктовых кислот и щелочей.
Назначение
Оксид железа участвует в производстве продуктов питания, придавая им необходимый оттенок. Вещество служит прочным пигментом в красках. Выступает сырьем для изготовления металлов. Добавку используют в косметологической, фармацевтической и химической отраслях.
Влияние на здоровье организма человека: польза и вред
Добавка Е172 не вредит здоровью, если употреблять в пределах установленной нормы. За сутки в организм может поступать не более 0,5 мг вещества в расчете на килограмм веса. Чрезмерное количество железа приводит к формированию свободных радикалов, что может вызвать сердечный приступ, инфаркт миокарда и инсульт.
У больных гемохромотозом скопление железа может спровоцировать развитие рака печени. Но краситель Е172, в составе которого есть железо, попав в здоровый организм, полностью перерабатывается и выводится наружу. Таким образом он не вредит здоровью при соблюдении установленной дозировки.
Сферы применения
Пищевая промышленность включает добавку Е172 в состав продуктов, чтобы окрасить их в нужный цвет. Часто краситель используют для придания черного оттенка искусственной икре (особенно в России).
Оксидом железа окрашивают:
- драже, шоколад, конфеты;
- смеси для выпечки;
- паштет из мяса и рыбы;
- корма для животных;
- кондитерские изделия;
- украшения продуктов;
- молочные десерты.
Другие сферы применения оксидов железа:
- металлургия (сырье для изготовления металлов);
- косметология (покраска тонального крема, пудры, краски для ресниц и т.д.);
- фармацевтика (придание цвета препаратам в форме кремов, порошков, драже; для производства лекарств, повышающих гемоглобин);
- химическая отрасль (выполняет роль катализатора);
- лакокрасочное производство (пигмент в составе покрытий и красок).
Содержание в продуктах согласно нормам
Таблица. Норма содержания пищевой добавки E172 в продуктах согласно СанПиН 2.3.2.1293-03 от 26.05.2008
|
Пищевые продукты |
Максимальный уровень содержания Е172 в продуктах |
|
Ароматизированные и/или ферментированные напитки с молоком (какао, шоколадное молоко, питьевой йогурт, напитки на основе сыворотки) |
|
|
Молочные десерты (пудинги, ароматизированные или фруктовые йогурты) |
|
|
Джемы, мармелад, желе |
|
|
Плавленые сыры |
|
|
Корка зрелых сыров |
|
|
Десерты на основе жиров, кроме молочных |
|
|
Пищевой лед (в том числе фруктовый лед и щербет) |
|
|
Консервированные или пастеризованные плоды |
|
|
Пасты на основе плодов |
|
|
Свежие плоды с обработанной поверхностью |
|
|
Десерты на основе плодов (в том числе с фруктовыми ароматизаторами на водной основе) |
|
|
Засахаренные плоды |
|
|
Кондитерские изделия (в том числе карамель, нуга, конфеты) |
|
|
Крупы для завтрака (в том числе овсяные хлопья), десерты на основе круп и крахмалов (например, пудинг из риса, тапиоки) |
|
|
Сладкие соусы, украшения (например, для выпечки), не фруктовые топпинги |
|
|
Сдобные хлебобулочные изделия (соленые, сладкие, острые) и смеси |
|
|
Копченые, сушеные, ферментированные и(или) соленые рыба и рыбопродукты, включая моллюсков, ракообразных и иглокожих |
|
|
Икра и продукты из нее, аналоги лососевых рыб |
|
|
Съедобные оболочки (например, для колбас) |
|
|
Свежие яйца |
Согласно ППП |
|
Соусы и подобные им продукты |
|
|
Приправы и заправки |
|
|
Готовые к употреблению пищевые закуски на основе картофеля, крахмала, круп и муки |
|
|
Обработанные орехи, очищенные орехи,ореховые смеси |
|
|
Бульоны и супы |
|
|
Напитки на водной основе и ароматизаторах, включая "спортивные", "энергетические", "электролитические" и гранулированные |
Законодательство
Использование красителя Е172 допускается практически во всех странах. Он применяется в России, Украине, странах Европы, США, Канаде и многих других государствах.
Оксид железа применяется:- В строительстве используют для окраски бетона, цемента, кирпича и керамики. Является одним из основных красителей для тротуарной плитки и силикатного кирпича. Для получения насыщенного цвета красители вводятся в количестве 2-5% от веса смеси.
- В лакокрасочной промышленности железооксидные пигменты применяют для красок, эмалей и грунтов, они прекрасно совмещаются практически со всеми видами пленкообразующих веществ.
- В силу своих уникальных свойств данные красители также активно применяются и в других отраслях промышленности, например, для окраски линолеума, пластмасс и в полиграфических красках.
- В качестве катализатора в производстве аммиака.
- При термитной сварке стальных конструкций.
- В качестве носителя информации в магнитных носителях.
- Как полирующее средство для стали и стекла.
- В качестве пищевого красителя E172.
Описание
Физико-химические свойства
Амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Красно-коричневого цвета. Термически устойчив до высоких температур. Образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой. Медленно реагирует с кислотами и щелочами.
Фасовка
Биг-бег 1100 кг.
Хранение
Упаковка и хранение: мешки 25 кг с полиэтиленовым вкладышем.
Красный пигмент LPM производства Kimpe, Франция
Насыпная плотность: 350-550 кг/м3Влажность после прокаливания в течение 1 часа при 105°C: 0,18%-0,5%Удельная площадь поверхности: 3,5-5 м2/гПлотность: 0,55-0,80 кг/м3
++++Соединения двухвалентного железа
I . Гидроксид железа (II)
Образуется при действии растворов щелочей на соли железа (II) без доступа воздуха:
FeCl 2 + 2 KOH = 2 KCl + F е(OH ) 2 ↓
Fe(OH) 2 - слабое основание, растворимо в сильных кислотах:
Fe(OH) 2 + H 2 SO 4 = FeSO 4 + 2H 2 O
Fe(OH) 2 + 2H + = Fe 2+ + 2H 2 O
Дополнительный материал:
Fe(OH) 2 – проявляет и слабые амфотерные свойства, реагирует с концентрированными щелочами:
Fe ( OH ) 2 + 2 NaOH = Na 2 [ Fe ( OH ) 4 ]. образуется соль тетрагидроксоферрат ( II ) натрия
При прокаливании Fe(OH) 2 без доступа воздуха образуется оксид железа (II) FeO - соединение черного цвета :
Fe(OH) 2 t˚C → FeO + H 2 O
В присутствии кислорода воздуха белый осадок Fe(OH) 2 , окисляясь, буреет – образуя гидроксид железа (III) Fe(OH) 3:
4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3 ↓
Дополнительный материал:
Соединения железа (II) обладают восстановительными свойствами, они легко превращаются в соединения железа (III) под действием окислителей:
10FeSO 4 + 2KMnO 4 + 8H 2 SO 4 = 5Fe 2 (SO 4) 3 + K 2 SO 4 + 2MnSO 4 + 8H 2 O
6FeSO 4 + 2HNO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Fe 2 (SO 4) 3 + 2NO + 4H 2 O
Соединения железа склонны к комплексообразованию:
FeCl 2 + 6NH 3 = Cl 2
Fe(CN) 2 + 4KCN = K 4 (жёлтая кровяная соль)
Качественная реакция на Fe 2+
При действии гексацианоферрата (III) калия K 3 (красной кровяной соли) на растворы солей двухвалентного железа образуется синий осадок (турнбулева синь):
3 Fe 2+ Cl 2 + 3 K 3 [ Fe 3+ ( CN ) 6 ] → 6 KCl + 3 KFe 2+ [ Fe 3+ ( CN ) 6 ]↓
(турнбулева синь – гексацианоферрат ( III ) железа ( II )-калия)
Турнбуллева синь очень похожа по свойствам на берлинскую лазурь и тоже служила красителем. Названа по имени одного из основателей шотландской фирмы по производству красителей «Артур и Турнбуль».
Соединения трёхвалентного железа
I . Оксид железа (III)
Образуется при сжигании сульфидов железа, например, при обжиге пирита:
4 FeS 2 + 11 O 2 t ˚ C → 2 Fe 2 O 3 + 8 SO 2
или при прокаливании солей железа:
2FeSO 4 t˚C → Fe 2 O 3 + SO 2 + SO 3
Fe 2 O 3 - оксид к расно-коричневого цвета , в незначительной степени проявляющий амфотерные свойства
Fe 2 O 3 + 6HCl t˚C → 2FeCl 3 + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 6H + t˚C → 2Fe 3+ + 3H 2 O
Fe 2 O 3 + 2 NaOH + 3 H 2 O t ˚ C → 2 Na [ Fe (OH ) 4 ],образуется соль – тетрагидроксоферрат ( III ) натрия
Fe 2 O 3 + 2OH - + 3H 2 O t˚C → 2 -
При сплавлении с основными оксидамиили карбонатами щелочных металлов образуются ферриты:
Fe 2 O 3 + Na 2 O t˚C → 2NaFeO 2
Fe 2 O 3 + Na 2 CO 3 = 2NaFeO 2 + CO 2
II. Гидроксид железа ( III )
Образуется при действии растворов щелочей на соли трёхвалентного железа: выпадает в виде красно–бурого осадка
Fe(NO 3) 3 + 3KOH = Fe(OH) 3 ↓ + 3KNO 3
Fe 3+ + 3OH - = Fe(OH) 3 ↓
Дополнительно:
Fe(OH) 3 – более слабое основание, чем гидроксид железа (II).
Это объясняется тем, что у Fe 2+ меньше заряд иона и больше его радиус, чем у Fe 3+ , а поэтому, Fe 2+ слабее удерживает гидроксид-ионы, т.е. Fe(OH) 2 более легко диссоциирует.
В связи с этим соли железа (II) гидролизуются незначительно, а соли железа (III) - очень сильно.
Гидролизом объясняется и цвет растворов солей Fe(III): несмотря на то, что ион Fe 3+ почти бесцветен, содержащие его растворы окрашены в жёлто-бурый цвет, что объясняется присутствием гидроксоионов железа или молекул Fe(OH) 3 , которые образуются благодаря гидролизу:
Fe 3+ + H 2 O ↔ 2+ + H +
2+ + H 2 O ↔ + + H +
+ + H 2 O ↔ Fe(OH) 3 + H +
При нагревании окраска темнеет, а при прибавлении кислот становится более светлой вследствие подавления гидролиза.
Fe(OH) 3 обладает слабо выраженной амфотерностью: он растворяется в разбавленных кислотах и в концентрированных растворах щелочей:
Fe(OH) 3 + 3HCl = FeCl 3 + 3H 2 O
Fe(OH) 3 + 3H + = Fe 3+ + 3H 2 O
Fe(OH) 3 + NaOH = Na
Fe(OH) 3 + OH - = -
Дополнительный материал:
Соединения железа (III) - слабые окислители, реагируют с сильными восстановителями:
2Fe +3 Cl 3 + H 2 S -2 = S 0 ↓ + 2Fe +2 Cl 2 + 2HCl
FeCl 3 + KI = I 2 ↓ + FeCl 2 + KCl
Качественные реакции на Fe 3+
Опыт
1) При действии гексацианоферрата (II) калия K 4 (жёлтой кровяной соли) на растворы солей трёхвалентного железа образуется синий осадок (берлинская лазурь):
4 Fe 3+ Cl 3 + 4 K 4 [ Fe 2+ ( CN ) 6 ] → 12 KCl + 4 KFe 3+ [ Fe 2+ ( CN ) 6 ]↓
(берлинская лазурь - гексацианоферрат ( II ) железа ( III )-калия)
Берлинская лазурь была получена случайно в начале 18 века в Берлине красильных дел мастером Дисбахом. Дисбах купил у торговца необычный поташ (карбонат калия): раствор этого поташа при добавлении солей железа получался синим. При проверке поташа оказалось, что он был прокален с бычьей кровью. Краска оказалась подходящей для тканей: яркой, устойчивой и недорогой. Вскоре стал известен и рецепт получения краски: поташ сплавляли с высушенной кровью животных и железными опилками. Выщелачиванием такого сплава получали желтую кровяную соль. Сейчас берлинскую лазурь используют для получения печатной краски и подкрашивания полимеров.
Установлено, что берлинская лазурь и турнбулева синь – одно и то же вещество, так как комплексы, образующиеся в реакциях находятся между собой в равновесии:
KFe III [ Fe II ( CN ) 6 ] ↔ KFe II [ Fe III ( CN ) 6 ]
2) При добавлении к раствору, содержащему ионы Fe 3+ роданистого калия или аммония появляется интенсивная кроваво-красная окраска раствора роданида железа(III):
2FeCl 3 + 6KCNS = 6KCl + Fe III [ Fe III ( CNS ) 6 ]
(при взаимодействии же с роданидами ионов Fe 2+ раствор остаётся практически бесцветным).
Тренажёры
Тренажёр №1 - Распознавание соединений, содержащих ион Fe (2+)
Тренажёр №2 - Распознавание соединений, содержащих ион Fe (3+)
Задания для закрепления
№1.
Осуществите превращения:
FeCl 2 -> Fe(OH) 2 -> FeO -> FeSO 4
Fe -> Fe(NO 3) 3 -> Fe(OH) 3 -> Fe 2 O 3 ->
NaFeO 2
№2. Составьте уравнения реакций, при помощи которых
можно получить:
а) соли железа (II) и соли железа (III);
б) гидроксид железа (II) и гидроксид железа (III);
в) оксиды железа.
Оксид железа(III)
ТУ 6-09-1404-76
Fe 2 O 3
Оксид железа(III) - сложное неорганическое вещество, соединение железа и кислорода с химической формулой Fe 2 O 3 .
Оксид железа(III) - амфотерный оксид с большим преобладанием основных свойств. Красно-коричневого цвета. Термически устойчив к высоким температурам. Образуется при сгорании железа на воздухе. Не реагирует с водой. Медленно реагирует с кислотами и щелочами. Восстанавливается монооксидом углерода, расплавленным железом. Сплавляется с оксидами других металлов и образует двойные оксиды - шпинели.
В природе встречается как широко распространённый минерал гематит, примеси которого обусловливают красноватую окраску латерита, краснозёмов, а также поверхности Марса; другая кристаллическая модификация встречается как минерал маггемит.
Окись железа Fe 2 O 3 представляет собой кристаллы от красно-коричневого до черно-фиолетового цвета. Химикат термически устойчив. Нет реакции с водой. Медленная реакция с щелочами и кислотами.
Окись железа Fe 2 O 3 применяют в качестве сырья производства чугуна в доменном техпроцессе. Этот химикат является катализатором в техпроцессе изготовления аммиака. Он входит в керамику в качестве одного из компонентов, его применяют при изготовлении минеральных красок и цветных цементов. Окись железа Fe2O3 эффективна при термической сварке стальных элементов конструкций. С этим веществом связана запись звука и изображения на магнитных носителях. Fe2O3 является качественным полирующим средством для полировки стальных и стеклянных деталей.
В железном сурике является главной компонентой. Fe 2 O 3 в пищевой отрасли является достаточно распространенной пищевой добавкой E172.
|
Физические свойства |
|
|---|---|
|
Состояние |
твёрдое |
|
Молярная масса |
159,69 г/моль |
|
Плотность |
5,242 г/см³ |
|
Термические свойства |
|
|
Т. плав. |
1566 °C |
|
Т. кип. |
1987 °C |
|
Давление пара |
0 ± 1 мм рт.ст. |
Fe 2 O 3 применяется при выплавке чугуна в доменном процессе, катализатор в производстве аммиака, компонент керамики, цветных цементов и минеральных красок , при термитной сварке стальных конструкций, как носитель аналоговой и цифровой информации (напр. звука и изображения) на магнитных лентах (ферримагнитный γ -Fe 2 O 3), как полирующее средство (красный крокус) для стали и стекла.
В пищевой промышленности используется в качестве пищевого красителя (E172).
В ракетомоделировании применяется для получения катализированного карамельного топлива, которое имеет скорость горения на 80% выше, чем обычное топливо.
Является основным компонентом железного сурика (колькотара).
В нефтехимической промышленности используется в качестве основного компонента катализатора дегидрирования при синтезе диеновых мономеров .
Е-172 Оксиды и гидроксиды железа – пищевая добавка, краситель.
Характеристика:
Оксиды железа неорганические пигменты представляют собой химические соединения железа и кислорода. В пищевой промышленности добавка Е-172 используется в качестве красителя для окраски пищевых продуктов в желтые, оранжевые, красные, коричневые и черные цвета. Всего известно 16 видов оксидов и гидроксидов железа. Однако в пищевой промышленности используются 3 формы оксидов для придания продуктам различных оттенков: Е-172 (i) - Оксид железа (II,III) - сложный оксид, одновременно содержащий ионы железа (II) и железа (III). Имеет химическую формулу Fe3O4 и встречается в природе в виде минерала магнетита. Окрашивает в черный цвет. Е-172 (ii) - Оксид железа (III) с химической формулой Fe2O3. Встречается в природе в виде минерала гематита. В просторечии - ржавчина. Окрашивает в красный цвет. Е-172 (iii) - Оксид железа (II) с химической формулой FeO. Встречается в природе в виде минерала вюстита. Окрашивает в желтый цвет. Хорошо растворяются в концентрированных неорганических кислотах, нерастворимы в воде, органических растворителях, растительных маслах. Очень хорошая устойчивость к свету, нагреванию и щёлочам, к фруктовым кислотам хорошая устойчивость. Оксиды железа встречаются в природе, но в пищевой промышленности, для получения добавки Е-172 используют метод прокаливания оксидов железа (II) и (III) или путем взаимодействия железа с водяным паром при высокой температуре нижЕ-570°С.
Применение:
Оксиды и гидроксиды железа широко распространены в природе и используются людьми в различных сферах производства. В ЕС оксиды и гидроксиды железа (Е-172 ) разрешены для всех пищевых продуктов QS. В РФ добавка разрешена в качестве красителя в пищевые продукты согласно ТИ в количестве согласно ТИ (п. п. 3.2.14,3.11.3 СанПиН 2.3.2.1293-03). Оксиды железа используются прежде всего для окрашивания драже, украшений и покрытий в дозировке около 0,1 г/кг. Кроме пищевой промышленности, оксиды железа используются:
- в металлургической промышленности в качестве сырья для производства металлов;
- в лакокрасочной промышленности в качестве пигмента в красках и покрытиях;
- в химической промышленности в качестве катализаторов;
- в косметической промышленности для придания нужных оттенков косметической продукции (для окрашивания краски для ресниц, тональных кремов, грима и пудры);
- в фармацевтике для изготовления лекарственных средств, повышающих уровень гемоглобина, для окрашивания фармпрепаратов в форме драже, порошков и кремов.
А также оксиды и гидроксиды железа
используются для окрашивания туалетного мыла, в качестве пигментов в живописи, цветного цемента, как компоненты футеровочной керамики.
Воздействие на организм человека:
Предельно допустимая норма суточного потребления добавки Е-172 составляет 0,5 мг/кг массы тела человека. В малых дозах железо полезно для организма (повышает уровень гемоглобина в крови). Но при передозировке железа, оно может нанести ощутимый вред здоровью. При высокой концентрации железа в организме идет выработка свободных радикалов, что может привести к сердечным приступам и инсультам. Кроме того, накапливание железа в печени провоцирует рак печени, однако это свойственно людям с генетическим заболеванием гемохромотоз. В здоровом организме при соблюдении разумных доз потребления железа, оно не наносит ни какого вреда организму человека.