食品級三聚磷酸鈉

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_{三聚磷酸鈉}

三聚磷酸鈉(sodium tripolyphosphate)分類代碼 GBl5.003，INS451(i)。化學結構：本品為一類無定形水溶性線狀聚磷酸鹽，兩端以Na2 PO4終止，化學式Na5P3 O10，相對分子質量367.86。常用于食品中，作水分保持劑、品質改良劑、pH調節劑、金屬螯合劑[1]  。
中文名三聚磷酸鈉英文名Sodium Tripolyphosphate\
別    稱磷酸五鈉，焦偏磷酸鈉，STPP，三聚磷酸五鈉
化學式Na 5 P 3 O 10CAS登錄號7758-29-4熔    點622℃
水溶性易溶于水密    度0.35～0.90g/cm3外    觀白色粉末
摩爾質量367.86中文同義詞磷酸五鈉 焦偏磷酸鈉 STPP 

物理性質

物化性質:白色粉末狀結晶，流動性較好。
密度:Ⅰ型的密度為2.62g/cm3，Ⅱ型的密度為2.57g/cm3。
熔點:622℃ 。
溶解性:易溶于水，其水溶液呈堿性。20 g/100 mL (20℃)。

化學性質

水合性能
三聚磷酸鈉因生成溫度不同而有高溫型(Ⅰ型)和低溫型(Ⅱ型)之分，其區別在于兩者的鍵長和鍵角不同，Ⅰ型和Ⅱ型產品水合后均生成六水合物Na5P3O10·6H2O，在相同條件下，Ⅰ型水合作用較快產生的熱量高，溶于水時易產生結塊現象，這是由于Ⅰ型結構中存在四配位體的鈉離子，四配位體對水有強親和力，反之Ⅱ型在水中則以很慢的速度生成六水物。
三聚磷酸鈉在室溫下相當穩定，在潮濕的空氣中會緩慢的發生水解反應，最終生成正磷酸鈉，反應如下：Na5P3O10+2H2O→2Na2HPO4+NaH2PO4。
對金屬離子的螯合能力
三聚磷酸鈉與溶于水中的Ca2+、Mg2+、Fe3+等金屬離子有絡合作用，生成可溶性絡合物，如： Na5P3O10+Ca2+→Na3(CaP3O10)+2Na+。
三聚磷酸鈉的絡合能力一般以鈣值表示，即100g磷酸鹽所能絡合鈣離子的克數，理論值為13.4。
緩沖作用
三聚磷酸鈉水溶液呈弱堿性(1%水溶液的PH值約為9.7)，它在PH為4.3～14范圍水)中，形成懸濁液(類似乳化液)的作用，即分散作用。三聚磷酸鈉也能使液態、固態微粒更好的溶于液體(如水)介質中，使溶液外觀完全透明，好像真溶液一樣，這就是增溶作用。由于三聚磷酸鈉具有以上獨特的性能，使之成為洗衣粉中的一種重要的理想原料。 [3] 
生產工藝
三聚磷酸鈉由磷酸經純堿中和成正磷酸鈉，再經縮合而成。生產磷酸的方法有濕法和熱法兩種。濕法是將磷礦和無機酸(通常用硫酸，也可用鹽酸的)反應后，經萃取、精制后即得磷酸。熱法是在電爐中將磷礦與焦炭和硅石一起焙燒，磷礦物還原成磷，然后氧化、水合，即得磷酸。
由正磷酸鹽制取三聚磷酸鈉的工藝則比較簡單，流程短，控制操作方便。主要有兩種方法。
①噴霧干燥－轉爐縮聚二段法:噴霧干燥器為一圓筒，上部與帶有氣體噴嘴的臥式燃燒器相接。溫度為400～500℃的氣體經燃燒器通入噴霧干燥塔的上部，同時用高壓(4.2MPa)泵將正磷酸鹽的溶液噴入。含水 5%以下的干燥產品不斷從干燥器下部取出。正磷酸鹽混合物在旋轉爐中脫水縮聚成三聚磷酸鈉。此法特點是產品無需進行粉碎，噴霧干燥器干燥效率高，干燥物料很均勻，不會發生分層現象。缺點是干燥與縮聚分兩段進行，直接加熱脫水時粉塵損失大。
②干燥－脫水一段法:將料漿噴入旋轉爐，爐內用噴嘴送入熱氣或燃燒石油以加熱。環狀擋板將爐分成火焰段和加熱段。在加熱段中，物料最終脫水縮聚而轉化成三聚磷酸鈉。冷卻筒與旋轉爐連成一體，由冷卻筒出來的粒狀產品在研磨機中磨細，從爐中帶出的少量粉料在旋風分離器中回收。此法將干燥、脫水和冷卻結合在一個單元設備內進行，使流程大為簡化，熱利用率較高，而且可以減少基建投資，改善勞動條件。
技術要求
1. 外觀:白色顆粒或粉狀
2. 工業三聚磷酸鈉應符合下表要求(GB9983-2004)
項目指標
優等品 一等品 合格品
白度,% ≥ 90.0 85.0 80.0
五氧化二磷(P2O5),% ≥ 57.0 56.5 55.0
三聚磷酸鈉(Na5P3O10)含量,% ≥ 96.0 90.0 85.0
水不溶物含量,% ≤ 0.10 0.10 0.15
鐵含量(Fe),% ≤ 0.007 0.015 0.030
PH值(1%溶液)9.2-10.0
顆粒度通過1.00mm試驗篩的篩分率不低于95%

含量分析

(FCC法)
一、試劑制備
　　1。乙酸鉀緩沖液(pH5.0)取乙酸鉀78.5g，溶于1000mL水中，用乙酸調節溶液至pH5.0。加碘化汞數毫克以抑制霉菌生長。
　　2。0.3 mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀22.35g，溶于水，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，用水稀釋至1000mL，混勻。加碘化汞，mg。
　　3。0.6 mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀4.7g，溶于水，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，用水稀釋至1000mL，混勻。加碘化汞，mg。
　　4。1mol/L氯化鉀溶液 取氯化鉀74.5g，用水溶解，加5mL上述乙酸鉀緩沖液，加水稀釋至1000mL，混合。加碘化汞，mg。
　　二、色譜柱
　　用一長20～40cm、內徑為20～28mm的標準色譜柱，封上一粗孔燒結板，如不各有活栓，則在柱的出口接一段短的聚乙烯軟管，再接一只孔徑為3～4mm的活栓。
　　三、操作
　　關上活栓，用水注滿燒結板和活栓之間的空間，并連一真空管路至活栓上。用100～200目或200～400目強堿型陰離子交換樹脂(Dowex 18)或相似級別的苯乙烯/二乙烯基苯離子交換樹脂，與水按1:1制各成漿狀液。潷去極細的粒子和泡沫，如此反復2～3次，或直到無細小懸浮物質或泡沫為止。用漿狀液灌滿色譜柱，打開活栓，經真空吸裝樹床，至水位略高于樹脂床頂部時，立即關閉活栓。在任何情況下均不得使水位低于樹脂平面。如此反復進行，至所裝樹脂高于燒結板15cm為止。取一張緊貼有玻璃纖維的濾紙，放在樹脂床的頂部，再取一有孔的聚乙烯皿放在濾紙上面。也可以在樹脂床的頂部裝上一層松散的玻璃棉。用一橡皮塞塞住柱頂，在橡皮塞的中央插一根長7.6cm的毛細管(內徑1.5mm，外徑7tnm)，伸出塞子底下的長度約12mrn。用一段聚乙烯軟管將毛細管和一500mL分液漏斗的下管相聯。并將分液漏斗放在柱上面的鐵圈中。關閉所有活栓，在分液漏斗中加水100mL，以供洗滌色譜柱。先旋開分液漏斗活栓，然后放開色譜柱活栓，流動速度約5mL/min。當分液漏斗中放完時，先關色譜柱活栓，然后關分液漏斗活栓。
　　準確稱取預經105℃下干燥4h的試祥約500mg，放入一250mL容量瓶中，用水溶解并定容后混合。取此溶液10.0mL移入分液漏斗，打開兩活栓，讓溶液流入色譜柱，另用水⒛涮淋洗分液漏斗，棄去洗提液。
　　將0.3mol/L氯化鉀溶液370mL加入分液漏斗，并讓此溶液通過色譜柱，棄去此洗提液。再將0.6mol/L氯化鉀溶液250mL加入分液漏斗，讓溶液通過色譜柱，將此洗提液收集于一400mL燒杯中。(為保證下一輪操作時有干凈的色譜柱，可用1mol/L氯化鉀溶液100mL通過該色譜柱，液(TS-148)數滴，用濃氨試液(TS-14)中和該溶液。加1g硝酸銨結晶，攪拌使之溶解，冷卻。在攪拌下加人15mL鉬酸銨試液(TS-22)，并強烈攪拌3min，或間歇攪拌下放置10～15min。用吸濾法過濾燒杯內容物，用一25 mm高的瓷漏斗，其中放6～7mrn厚的紙漿墊層，墊層上面用一層硅藻土懸浮液蓋住。燒杯內容物移人濾器后，用1%硝酸鈉或硝酸鉀溶液分5次、每次10mL洗滌燒杯，并使洗液通過濾器。然后再用此洗液分5次每次5mL洗滌過濾器。將濾墊和沉淀返回人燒杯，用水沖洗漏斗并流人燒杯，再用水稀釋至約150mL。通過滴定管滴加0.1mol/L氫氧化鈉，至黃色沉淀溶解后，再多加5～6rnl。加酚酞試液(TS-167)數滴，用0.1mol/L硝酸滴定過量的堿。最后用0.1mol/L氫氧化鈉滴定到首次出現粉紅色。所加0.1mol/L氫氧化鈉的總量減去滴定硝酸所耗量之差，即為磷鉬酸鹽所消耗的0.1mol/L氫氧化鈉的量(V;以mL計)。最后按公式0.533×25V算出樣品中三聚磷酸鈉(Na5P3O10)的量，以mg計。

分類

按結構和形狀分為白色粉末無水物(Na5P3O10)和直角平行六面體結晶的六水合物(Na5P3O10·6H2O)無水物有Ⅰ型和Ⅱ型之分。工業用三聚磷酸鈉實際上是Ⅰ型和Ⅱ型的混合物。Ⅰ型溶解速度快，經水合生成六水合物時熱效應大，在大氣中易吸潮結塊。Ⅱ型吸潮較慢，不易結塊。因此，洗滌劑用三聚磷酸鈉中Ⅰ型含量不宜太高，一般控制在10～30%。 [4] 

安全性

LD50:大鼠經口6500rng/kg(bw)；ADI:MTDI70mg/kg(以各種來源的總磷計，FAO/WHO,1994);GRAS:FDA-21CFR173.370;182.6760 [1]  。

用途

工業

用作洗滌品助劑，亦可用于石油、冶金、采礦、造紙、水處理等。主要用作合成洗滌劑的助劑，用于肥皂增效劑和防止條皂油脂析出和起霜。對潤滑油和脂肪有強烈的乳化作用，可用于調節緩沖皂液的PH值。工業用水的軟水劑。制革---劑。染色助劑。油漆、高嶺土、氧化鎂、碳酸鈣等工業中配制懸浮時作分散劑。鉆井泥漿分散劑。造紙工業用作防油污劑。食品工業中用于罐頭，果汁飲料，奶制品，豆乳等的品質改良劑，水分保持劑。主要供火腿罐頭嫩化，蠶豆罐頭中使豆皮軟化，亦可用作軟化劑和增稠劑。
STPP還存在其不可避免的環境危害，由于本身含磷，容易造成水體富營養化。
由于國家的限磷政策的出臺，三聚磷酸鈉在洗滌劑助劑方面的應用逐漸減少，逐步被層狀硅酸鈉、分子篩等產品代替。

食品行業

水分保持劑、品質改良劑、pH調節劑、金屬螯合劑。我國《食品添加劑使用衛生標準》(GB2760-2011)規定：罐頭、果汁(果味型)飲料、植物蛋白飲料，最大使用量為1.0g/kg；乳制品、禽肉制品、肉制品、冰淇淋、方便面，最大使用量為5.0g/kg。復合磷酸鹽使用時，以磷酸鹽計，罐頭肉制品不得超過1.0g/kg；煉乳不得超過0.50g/kg；本品與焦磷酸鈉、磷酸鈉復合使用時，以磷酸鹽計不得超過5g/kg；西式蒸煮，煙熏火腿按GB13101-1991《西式蒸煮，煙熏火腿衛生標準》執行，復合使用時不得超過5g/kg(西式火腿可適當多加，以磷酸鹽計為8g/kg。其他使用參考：用于火腿罐頭，在適當條件下有利于產品質量的提高，如成品形態完整、色澤好、肉質柔嫩、容易切片、切面有光澤。三聚磷酸鈉用于火腿原料肉的腌制，每l00kg肉加3號混合鹽(精鹽91.65%、砂糖8%、亞硝酸鈉0.35%)2.2kg、三聚磷酸鈉85g，充分攪拌均勻，在0~4℃冷庫中腌制48~72h，效果良好。用于蠶豆罐頭生產，可使豆皮軟化。許多果蔬有堅韌的外皮，隨著果蔬的成熟，外皮愈加堅韌。在果蔬加工熱燙或浸泡用水中，加入聚磷酸鹽，可絡合鈣，從而降低外皮的堅韌度 [1]  。

使用注意事項

風險術語:R36/37/38:Irritating to eyes， respiratory system and skin。 刺激眼睛、呼吸系統和皮膚。
安全術語:S24/25:Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。
注意:S24/25Avoid contact with skin and eyes。避免與皮膚和眼睛接觸。
S26 In case of contact with eyes， rinse immediately with plenty of water and seek medical advice。
不慎與眼睛接觸后，請立即用大量清水沖洗并征求醫生意見。
S36 Wear suitable protective clothing。
穿戴適當的防護服。
儲運:儲存在密閉的容器中。儲存于陰涼，干燥，通風良好的地方遠離不相容物質。存儲有利于受保護的濕氣。