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제품음료, 우유

13-4 pH 조정제

탄산수소나트륨 (중탄산나트륨, 중탄산소다, 중조, sodium hydrogen carbonate, sodium bicarbonate, baking soda)

탄산수소나트륨 (NaHC03)은 무색의 단사품계 결정, 분자량은 84.0l, 밀도는 2.2g/cm 9미만 알칼리성이며, 50 ℃보다 분해를 시작해 CO2 와 H20 를 잃어, 65 ℃로 급속히 분해해 270 ℃으로 무수 탄산 나트륨 (Na2C03)에 변화한다.
탄산수소나트륨의 래트의 체중 1kg 당 경구치사 투여량 (oral; rat; LD50(50%lethal dose))는 4,220(mg/kg)으로 염화 나트륨의 3,O00 (mg /kg)와 동일한 정도이며, 경구 독성이 낮은 것을 가리키고 있는 9 노동성에서는 이 수치가 500(mg/kg) 이하의 물질을 유해성 물질로 하고 있다. CAS Registry Number 는 144-55-8 이다.

품질 규격으로서는 일본약방, 식품첨가물, 사료첨가물, 공업용등이 있다
입자 지름  0.01mm 에서 2mm 정도까지 각종 있다.

13-4-1 제조 방법
수산화 나트륨 (NaOH) 혹은 탄산나트륨 수용액에, 이산화탄소(C02)를 취포함 탄산수소나트륨 결정을 석출시킨다.
2NaOH + CO2 → Na2C03+H20
Na203 +CO2 + H20 → 2NaHC03 ↓ (반응정석)

13-4-2 물성
탄산수소나트륨의 물에의 용해도를 그림13-8 에 나타낸다. 탄산수소나트륨은 염화 나트륨 (NaCl)등의 다른 염류나 알코올류가 공존하면 물에의 용해도가 저하한다. 그림13-9 에 탄산수소나트륨과 탄산나트륨의 상호 용해도를 나타낸다. 고상으로서 석출하는 결정은, 탄산수소나트륨의 고농도역에서는 탄산수소나트륨이 석출하지만, 저농도역에서는 탄산나트륨의 함수 결정 (Na2C03•10H2O,Na2 C03• 7H20,Na2C03•H20)가 석출한다. 그 사이에서는 세스키 탄산나트륨 (NaHC03-Na2C03 • 2H20), 혹은 세스키 탄산나트륨과 탄산나트륨함수 결정이 석출한다.
그림13-10 에 탄산수소나트륨과 염화 나트륨의 상호 용해도를 나타낸다. 본 도면에서는, 고상으로서 석출하는 결정은, 각 온도의 염화 나트륨의 최고 농도의 점으로 염화 나트륨과 탄산수소나트륨이 석출해, 그 외의 점에서는 탄산수소나트륨이 석출한다.
탄산수소나트륨 수용액의 pH 를 그림 13-11 에 나타낸다. 탄산수소나트륨 수용액을 건조해 고체화 시키면 세스키 탄산나트륨이 석출하지만, 이것을 재용해하면 pH 는 약 10 으로 상승한다.
탄산수소나트륨은 강알칼리에 대해서 완충 작용이 있다. 수산화 나트륨을 물방울 내렸을 때의 탄산수소나트륨 수용액과 순수한 물의 pH 의 변화를 그림 13-12 에 나타낸다.
탄산수소나트륨을 내층 폴리에틸렌의 그라프트 봉투에 25kg 충전해 공기조절 설비가 없는 일반의 창고에 장기간 보관했을 때의 분해를 그림 13-13 에, 퍼트에 얇게 따돌려 항온 건조기에 보관한 가속 시험 결과를 그림13-14 에, 50 ℃수용액의 분해를 그림13-15 에 나타낸다. 탄산수소나트륨의 분해는 하식에서 진행한다.
2NaHC03 <-> Na2C03+CO2 +H20
탄산수소나트륨은, 고온도하에서는 우변에 평형이 이동해, 분해하기 쉬워진다. 또 개방된 환경이나 수용액의 읍수에 의해 분해는 가속된다. 상식 우변의 이산화탄소 농도가 감소하기 때문이다.

13-4-3 음료 관계 용법

공개 특허 공보에 의하면, 탄산수소나트륨은, 캔 음료로, 가열이나 비타민 C 의 첨가로 발생하는 pH 저하에 기인하는, 산미 증가나 탁함의 발생이나 우유 단백질의 등전점 침전을 방지하기 위한 pH 조정제로서 주로 사용되는 등, 이하의 용도등으로 다방면에 걸쳐 이용되고 있다.
커피에서는, 배전 한 원두커피의 알칼리 처리 (特開平 11313647), 추출 (特開 2000316476. 特開平 07-155133, 特開平 0739339), 추출액의 보존용(特開平 06-292509), 추출액의 효소 처리 (特開平 07-184546), 추출액의 pH 조정 (特開昭 6174543), 가열살균시의 pH 저하 방지 (特開平 02-222647), 풍미 개선의 가열 처리 (特開平 08173043) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
녹차에서는, 가열시의 pH 저하 방지피부 12), 적색의 정색용 (特開平 09-262078) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
우롱차에서는, 추출 (特開昭 60196149, 特開昭 60192548, 特開昭 57- 16649), 홍차잎을 넣은 봉지의 미각 개선 (特開平 029341) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
홍차에서는, 추출액의 pH 조정 (特開昭 47-16696), 과즙 넣은 홍차의 pH 조정(特開平 0747533) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
두유에서는, 대두의 브란팅, 대두의 처리 (特開平 0276550, 特開昭 5369857, 特開昭 48-77060), 칼슘 강화 두유의 단백질 겔화 방지 (特開昭 59-173044), 미각 개선 처리를 위한 추출 원료의 처리 (特開昭 5391161), 동가열 처리 (特開昭 55-64777, 特開昭 5564776) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
그 외, 스포츠 음료 15)(特開昭 61-128876, 特開昭 59220177), 비고산성음료 (特開平 02190166), 벌꿀 음료 (特開平 0391466), 아몬드 드링크(特開昭 55-159774) 등으로의 사용이 개시되고 있다.
발포제로서의 사용에서는, 발포성 크리밍파우다 (特開平 08-38048), 발포성 분말 음료 (特開昭 637768, 特開昭 54-107566, 特開昭 5480460, 特開昭 4822694), 발포성 고형 음료 (特開昭 58209968, 特開昭 55-118379) 등이 개시되고 있다.

13-4-4 그 외의 용도등

탄산수소나트륨의 국내의 수요 구조는, 전수요가 연간 8만t (2000년)로 주요 용도는 입욕제가 30%, 식품 (팽창분, 베이킹파우다, 캔 음료)이 18%, 의약품 (인공투석제, 위장약, 주사약)이 16%, 사료첨가물 (소, 닭)이 9%로 추정된다.
그 외의 용도로서 비누, 세제, 가정용 (요리, 청소, 냄새제거), 치약, 소화기, 섬유, 제지 (sizing), 수지 발포제, 가죽 없는 해, 토양 경화제, 물처리 (pH 조정, 연수화), 화학 약품 제조, 볼링 흙탕물에 사용된다. 또, 식품 플랜트 관련에서는, 탄산수소나트륨을 사용한 blast에 의한, 열교환기나 저조나 가공 기기등의 클리닝이 실시되고 있다. 수용성이며 세면 제거가 용이, 모스 경도가 2.5 로 낮고 스텐레스 재료를 상처없는 등의 특징이 있다. 또 과잉에 첨가하기라도 pH 가 너무 상승한 있어 것으로, 배수나 폐산의 중화용으로 사용할 수 있다.
미국에서는 전수요가 연간 47 만 t (1998년)로 주요 용도는 식품 32%, 사료 26%, 의약품 9% 로 추정되어 신요우도에서는 수용성 blast 미디어 (박리•연소제) 용도가 성장하고 있는 (2%) l 헤 서구에서는, 전수요가 연간 41 만 t (1998 년)로 주요 용도는 사료 44%, 의약품 16%, 식품 14% 로 추정되어 신요우도로 도시 쓰레기 소각장 배기가스중의 염화수소 가스 중화 용도가 성장하고 있다. (8%) 흉탄산수소나트륨은 산성 가스의 중화가 뛰어난 성능을 가져, 향후 국내에서도 동종 수요의 확대가 전망된다.