Сферы применения
Из диоксида кремния изначально изготавливали стройматериалы, абразивы и продукцию из стекла. Сейчас он также используется в радиотехнической отрасли, ультразвуковых аппаратах и для производства огнеупорных материалов.
Кремнезем | Кремний диоксид (белая сажа) порошкообразный | Аэросил (коллоидный кремния диоксид) |
Встречается в обычных песчинках песка и горных породах. Используется в строительстве, где отсутствует необходимость в чистоте вещества. | В естественной среде химическое соединение встретить достаточно непросто. Он находится в осадочной породе, которая называется «трепел» и образовывается она на морском дне в течение длительного времени. Однако, в настоящее время, доводя до аморфного состояния (высокой степени очистки) добывают кремний в порошке. | В фармации добавляют в состав лекарств для их загущения. Кроме этого, Е551 является абсорбентом. В производстве косметических средств выполняет роль отбеливающего средства. |
Е551 входит в группу веществ, которые отвечают за взаимное распределение нескольких несмешивающихся фаз, консистенцию продуктов и их отличительных качеств. Благодаря своим ценным свойствам Е551 используется в различных отраслях промышленности.
В пищевой промышленности
В роли антикоагулянта или загустителя используется для:
- предотвращения комкования и уплотнения рассыпчатой продукции;
- стабилизации и сохранения текстуры сырной продукции;
- удержания вкусовых качеств и сохранения насыщенности ароматов пакетированных продуктов;
- нейтрализации щёлочных свойств и регулирования кислотности в алкогольных напитках;
- осветления и увеличения выдержанности пивных напитков;
- увеличения сроков хранения изделий.
Е551 пищевая добавка используется для увеличения срока хранения. Е551 — пищевая добавка, известная своими ценными свойствами, также используется для предупреждения слипания и хрупкости поверхности кондитерских изделий. Натуральный чистый шоколад является исключением.
В фармацевтической промышленности
Е551 в фармации используется в роли наполняющего вещества для различных лекарств:
- Порошкообразный диоксид является энтеросорбентом. В составе лекарств данное вещество способствует связыванию экзо- и эндогенных веществ в ЖКТ путем ад- и абсорбции, ионообмена и комплексообразования. Вследствие его воздействия вредные и отравляющие токсичные компоненты выводятся из организма.
- SiO2 выступает стабилизатором для двух не растворяющихся друг в друге компонентов и способствует усилению действия основного вещества, тем самым уменьшая симптомы при метеоризме.
- Способствует стабилизации состояния консистенции в лекарственных препаратах с кремовой основой, смесях и суспензиях.
- Выполняет роль загустителя для лекарственных средств на мазевой основе. Например, в составе мазей на основе глицерина, животного жира и других препаратов на основе жира.
- Используется в изготовлении таблеток и суппозиториев.
- Добавляется в состав препаратов для обрабатывания и устранения ран, сопровождающихся нагноением. Присутствует в составе медикаментов для устранения воспалительных процессов молочных желез и других заболеваний.
Благодаря его поглощающим свойствам, лекарства способны впитывать различные вредные вещества, а также жидкость, выделяющуюся при воспалительных процессах. Лекарственные препараты, одной из составляющих которых является диоксид кремния не вызывают раздражения и являются гипоаллергенными. Они обладают хорошей распределяющей способностью и оказывают противовоспалительное и антимикробное действие. Не вызывают аллергии или каких-либо раздражений на коже.
В косметической промышленности
Диоксид кремния используют для изготовления зубных паст. Он является безопасным хорошим отбеливающим абразивом. Не оказывает отрицательного воздействия на органы человека при непреднамеренном проглатывании. Е551 присутствует в составе декоративных косметических средств, таких как лосьоны, скрабы и разнообразные косметические мази для ухода за кожей. Благодаря его свойствам кожа приобретает здоровый вид.
Он способствует устранению жирного блеска и разглаживанию морщин. Кроме этого диоксид кремния используют в микроэлектронике, шинной индустрии, для производства волоконно-оптических проводов, химической отрасли и машиностроении.
Применение
Аморфный непористый диоксид кремния применяется в пищевой промышленности в качестве вспомогательного вещества E551, препятствующего слёживанию и комкованию, в парафармацевтике (зубные пасты), в фармацевтической промышленности в качестве вспомогательного вещества (внесён в большинство фармакопей), для стабилизации суспензий и линиментов, в качестве загустителя мазевых основ, наполнителя таблеток и суппозиториев. Он входит в состав композиции пломбировочных материалов, снижает гигроскопичность сухих экстрактов, замедляет выход БАВ из различных лекарственных форм; в качестве пищевых добавок и сорбента, а также матриц для создания лекарственных форм с заданными свойствами – так как нет кристаллической структуры (аморфен) – безопасен, а также в качестве пищевой добавки или лекарственного препарата в качестве энтеросорбента Полисорб МП с широким спектром применения с учётом высокой удельной поверхности сорбции (в интервале 300-400 м² ) на 1 г основного вещества.
Диоксид кремния применяют в производстве стекла, керамики, абразивов, бетонных изделий, для получения кремния, как наполнитель в производстве резин, при производстве кремнезёмистых огнеупоров, в хроматографии и другом.Кристаллы кварца обладают пьезоэлектрическими свойствами и поэтому используются в радиотехнике, ультразвуковых установках, в зажигалках.
Искусственно полученные плёнки диоксида кремния используются в качестве изолятора при производстве микросхем и других электронных компонентов.
Также используется для производства волоконно-оптических кабелей. Используется чистый плавленый диоксид кремния с добавкой в него некоторых специальных ингредиентов.
Кремнезёмная нить также используется в нагревательных элементах электронных сигарет, так как хорошо впитывает жидкость и не разрушается под нагревом спирали.
Также диоксид кремния нашёл наиболее широкое применение в шинной промышленности, производстве РТИ и пластмасс, химической промышленности, машиностроении, а в ряде конкретных операций:
- как носитель катализаторов и химических средств защиты растений;
- в качестве сорбентов и фильтровальных порошков для регенерации нефтепродуктов;
- как высококачественный флюс в процессах цветной металлургии;
- как сырьё для производства экологически чистого стекла, стеклотары и хрусталя;
- как наполнитель в бумагу и картон для получения гигиенически чистых упаковочных материалов для пищевой промышленности;
- фильтрующие порошки для пива, масел, соков, матирующие добавки в лаки и краски;
- для получения карбида кремния в машиностроении – керамические двигатели, детали для авиастроительного комплекса;
- для получения кристаллического кремния в электронной и электротехнической промышленностях, керамические электроизоляторы, стекловолокна, волоконная оптика, супертонкое волокно;
- для синтеза искусственных цеолитов в нефтехимии — крекинг нефти и прочее.
Крупные прозрачные кристаллы кварца используются в качестве полудрагоценных камней; бесцветные кристаллы называют горным хрусталём, фиолетовые — аметистами, жёлтые — цитрином.
В микроэлектронике диоксид кремния является одним из основных материалов. Его применяют в качестве изолирующего слоя, а также в качестве защитного покрытия. Получают в виде тонких плёнок термическим окислением кремния, химическим осаждением из газовой фазы, магнетронным распылением.
Влияние диоксида кремния на организм человека
Диоксид кремния не оказывает негативного влияния на организм человека – это было доказано рядом исследований, проведенных специалистами из разных точек мира. Ведущие технологи подтвердили факт того, что применение вещества не ограничено и не способно нанести вред организму. Добавление диоксида кремния в продукты питания и медикаменты разрешено во всех странах мира. Существует только одно условие: объем добавки не должен превышать максимально допустимое количество, а именно – 30 грамм на 1 килограмм готового продукта.
Польза диоксида кремния неоднозначна. Употреблять его в слишком больших объемах не рекомендуется. Опасность добавка E551 может нести при следующих условиях:
- контакт с веществом происходит в цехе, где производится его расфасовка;
- вы вдохнули большой объем порошка. При попадании в дыхательные пути частички порошка могут провоцировать разные заболевания.
Ученые выдвигают предположения относительно того, что диоксид кремния способен оказывать положительное воздействие на здоровье человека. Так, вещество снижает возможность появления деменции в пожилом возрасте. В медикаменты соединение вводят в качестве сорбента, выводящего из организма все вредные вещества.
Вред диоксида кремния
Ученые подтвердили, что диоксид кремния, попадая в организм, не задерживается там долго и легко выводится естественным путем. Любая информация о вреде добавки не правдива – при употреблении соединения в составе продукта питания, вы не ощутите никакого вреда.
Диоксид кремния как естественное соединение присутствует в составе крови человека. Вред вещество может нанести только при попадании в дыхательные пути, поэтому работать с порошком нужно в защитной экипировке. Мелкие кристаллики порошка могут спровоцировать развитие воспалительных процессов, который впоследствии перетекут в более серьезные заболевания.
Польза от диоксида кремния
Ученые доказали, что диоксид кремния оказывает положительное влияние на состояние здоровья человека. Вещество предотвращает возникновение и развитие атеросклероза и укрепляет сосуды. Кремний, разведенный в воде, способен выводить шлаки из человеческого организма и обладает высокими антибактериальными свойствами.
Также существует теория о том, что добавка способна предотвращать развитие деменции в пожилом возрасте. Однако, данная информация все еще не доказана.
Показания и противопоказания к применению диоксида кремния
Современные исследования
Сегодняшние разработки в области кремниевых технологий выглядят чуть ли не фантастично: в 2006 году исследователи объявили, что создали компьютерный чип, в котором кремниевые компоненты смешаны с клетками мозга. Это было действительно сенсационное открытие. Электрические сигналы от клеток мозга могут передаваться на электронные кремниевые компоненты чипа и наоборот. Есть надежда, что со временем получится создать устройства для лечения неврологических расстройств.
Исследование 2021 года, опубликованное в журнале Nature, было посвящено тестированию нового типа устройства из кремния, квантовых компьютеров, которые могут когда-нибудь стать обычной вещью, превосходя при этом современные компьютерные технологии в возможностях выполнять большое количество вычислений параллельно. Создание этих технологий с использованием тех же методов для изготовления традиционных кремниевых чипов может ускорить разработку этих устройств. Это может привести к новому этапу использования квантовых устройств.
Сверхпроводниковые лазеры выделяют тепло гораздо легче, чем стеклянные, кремниевые лазеры могут похвастаться большей мощностью, чем традиционные, так заявляет Джон Баддинг, ученый-химик из Университета Пенсильвании.
Специалисты также работают над созданием оптических волокон следующего поколения, которые объединяют сверхпроводники, а не просто стекловолокно, так написано в журнале Live Science. В радиоэлектронной технике распространено применение силана, который получают при разложении силицида магния при помощи кислоты. Традиционные кремниевые чипы изготавливаются путем нанесения слоев элемента на плоскую поверхность, обычно начиная с газа-прекурсора силан (SiH4), поэтому новые разработки оптических волокон не потребуют нового дорогостоящего оборудования.
Источники
- https://PulsKamnya.ru/eto-nuzhno-znat/kremnij
- https://chemege.ru/silicium/
- https://mineralpro.ru/minerals/silicon/
- https://kamniinfo.ru/metally/kremniy-himiya-kremniya-i-ego-soedineniy-elektronnaya-konfiguratsiya-atoma-kremniya-si.html
- https://obrazovaka.ru/himiya/himicheskie-svoystva-kremniya.html
- https://habr.com/ru/post/152733/
- https://stroyres.net/metallicheskie/vidyi/vspomogatelnyie-veshhestva/kremniy.html
- https://TheMineral.ru/metally/kremnij
- https://medicina.dobro-est.com/kremniy-si-rol-v-organizme-simptomyi-nedostatka-istochniki.html
- https://nauka.club/khimiya/khimicheskiy-element-kremniy.html
В чем ценность кремнезема?
Диоксиду кремнию ученые дали еще много интересных «прозвищ»: аэросил, кремнезем, кварц, и даже «белая сажа»!
Кристаллическое вещество завоевало огромную славу в промышленности. Чаще всего его используют в форме сыпучего порошка белого цвета или шариков. Для добавления диоксида кремния в продукты питания его сначала синтезируют химическим путем, получая чистейший продукт.
Справка! Добавка Е 551 не изменяет ярких вкусовых качеств продукта и не влияет на их цвет.
Присутствие пищевой добавки Е 551 в составе продуктов помогает придать им сыпучести, а также предупредить появление комков. Диоксид кремния характеризуется следующими качествами:
- это отличный пеногаситель;
- помогает избежать слеживания;
- порошки становятся более текучими;
- это улучшитель сыпучести продуктов питания;
- играет роль превосходного загустителя.
Пищевой добавкой Е 551 чаще всего обогащают следующие продукты:
- сахар;
- сливки, молоко сухое;
- соль;
- мука пшеничная;
- специи;
- яичный порошок;
- чипсы, снеки, сухарики;
- лкогольные напитки;
- кондитерские изделия.
В фармацевтической промышленности диоксид кремния очень часто фигурирует в составе такого препарата, как «Эспумизан». Вы не поверите, но зубную пасту, бумагу и картон производители тоже умудрились напичкать диоксидом кремния!
Е-551 зачастую можно найти в различных специях, приправах и пряностях, порошкообразных продуктах, таких как сахар, соль и мука, в кондитерских изделиях, разнообразных чипсах, сухариках, орешках и иных закусках к пиву, а также алкогольной продукции.
В чем вред добавки Е 551 для человека?
Глупое утверждение о том, что якобы диоксид кремния причиняет организму человека вред огромных масштабов – миф и не более. На самом деле, Е 551 в кишечнике не всасывается, а значит его запасы в организме не накапливаются. В целом, Е 551 абсолютно безопасен для здоровья человека.
Так все-таки вред или польза от употребления эмульгатора Е-551?
Мнения разделяются, но как таковой вред, вообще отсутствует и возникает только в случаях неправильного и неосторожного использования, а именно взаимодействие Е-551 с другими химическими веществами может привести к раздражению дыхательных путей и легких, но в пищевых продуктах при правильной формуле изготовления он уже физически соединиться с иными химическими веществами не может, что само собой делает его безопасным. При попадании в организм не растворяется и выводится из него в неизменном состоянии, не оказывая абсолютно никакого негативного воздействия
Также следует отметить, что ученые установили прямо пропорциональную связь при употреблении в пищу воды, в состав которой входит Е-551, что в результате приводит к снижению возможности нейродегенеративного заболевания. И это, конечно же, весомый аргумент, но при этом не стоит забывать, что злоупотребление кремнезема в организм человека, к добру не приведет, все должно быть в меру и разумно.
Подытоживая сказанное можно сделать однозначный вывод, что Е-551 не только не несет какого либо вреда организму человека, но и при правильном его употреблении даже в какой-то степени служит неким профилактическим средством от серьезных заболеваний типа Болезнь Альцгеймера.
https://youtube.com/watch?v=eXol-7-3jxA
Описание и получение
Диоксид кремния (E551, кремнезем) — твердое и прочное кристаллическое вещество, не имеющее цвета и запаха. Химическая формула его ‒ SiO2, в норме соединение присутствует в физиологических жидкостях человека (крови и плазме) в количестве 0,001% от массы.
На заметку! Описание и свойства популярной пищевой добавки E951, синтетического заменителя сахара.
Кремнезем является основным компонентом горных пород на планете, имеет множество модификаций с разной кристаллической структурой, известных под наименованиями кварца, опала, халцедона и других. Для получения его искусственным путем выполняют нагрев кремния до +400°C и выше в атмосфере, насыщенной кислородом. Существуют и другие способы производства:
- термическое оксидирование, создание слоя высокотемпературного оксида на поверхности подложки из кремния, для решения задачи поддерживается температурный режим от +800 до +1200°C;
- химический, проведение реакции между кислотами и растворимыми силикатами, требуемое вещество в результате выпадает в осадок.
Рисунок 1. Природный диоксид кремния в виде песка можно использовать в тех сферах, где не требуется высокий уровень очистки
Как узнать, что пищевая добавка Е 551 (диоксид кремния) есть в составе товара?
Согласно законодательству РФ (№29-ФЗ) производитель обязан указывать используемые добавки в перечне ингредиентов. Может быть приведено полное название, химическое наименование или порядковый номер с буквой «Е».
На зарубежных товарах данная добавка указывается в следующих обозначениях:
- Silicon Dioxide – международное обозначение на английском языке.
- E551 – кодовое обозначение.
- Dioxyde de silizium – французское обозначение.
- Silizium dioxid – немецкое наименование.
- https://specii-pripravi.ru/e551-pishchevaia-dobavka-opasna-ili-net/
- https://vkusologia.ru/dobavki/stabilizatory-emulgatory/e551.html
- https://pravo.guru/zzp/kachestvo-tovarov/pishhevye-dobavki/regulyatory-kislotnosti/e551-dioksid-kremniya.html
- https://FoodandHealth.ru/dobavki/dioksid-kremniya-e551/
Польза и вред
Эритрит не является чуждым веществом: эндогенно он присутствует в тканях человеческого организма.
Поступая с пищей, добавка практически полностью всасывается в стенки тонкого кишечника и быстро поступает в сыворотку крови и плазму. Системному метаболизму вещество не подвергается, выводится почками в неизменном виде в течение суток.
Подсластитель Е 968 — единственный объемный заменитель сахара, имеющий нулевую калорийность (Директива 2008/100 ЕС). Это делает возможным применение вещества людям, страдающим ожирением.
Эритрит не влияет на уровень глюкозы в крови (ГИ=0), инсулиновый индекс добавки составляет 2 единицы. Это в 5, 5 раз ниже, чем у ксилита и сорбита.
JECFA присвоил добавке E 968 статус ADI (норма суточного потребления «без ограничений»). Это означает, что продукт полностью безопасен для здоровья.
Злоупотреблять подсластителем все-таки не стоит. Как и любой полиол, эритрит плохо взаимодействуют с микробиотикой пищеварительной системы. В случае передозировки продукта возможна диарея, метеоризм. Максимальное количество подсластителя, не приводящее к неприятным последствиям, составляет 0,8 г/кг веса для женщин и 0,66 г/кг для мужчин.
Сферы применения
Пищевая добавка Е551 была по достоинству оценена производителями продукции – давайте поговорим о том, в каких именно изделиях можно встретить этот компонент, обсудим, какими свойствами он обладает.
В пищевой промышленности
В манной крупе или муке, в приправах и сухом молоке, в сахаре, соли и яичном порошке Е551 – антислеживающий агент, предотвращающий комкование;
Также рекомендуем: Пищевые добавки е200 е211 в икре
- Помогает стабилизировать структуру сырных продуктов, нарезанных ломтиками или натертых на терке;
- Диоксид кремния аморфный Е551 помогает перевести жидкости в сыпучее состояние и удерживает их там. Также закрепляет аромат и вкус – в снэках (чипсы, сухарики и прочая продукция подобного рода);
- В спиртных напитках (в том числе и коньячных) помогает стабилизировать кислотность и убрать лишнюю щелочь;
- В производстве пива применяется для осветления и увеличения стойкости – этот эффект происходит за счет адсорбции белков;
- Кондитерские изделия становятся менее ломкими за счет поверхностной обработки этим компонентом. Он же помогает снизить уровень слипания и продляет срок хранения (кроме чистого шоколада).
В медицине
О том, где используется именно пищевая добавка Е551, мы поговорили. Знали ли вы, что этот компонент пользуется популярностью и в других отраслях промышленности. Затронем фармацевтику и медицину!
- Коллоидный диоксид кремния выполняет роль энтеросорбента и имеет форму порошка;
- Как активный высокодисперсный наполнитель аэросил используется в таблетках и гелях;
- Помогает выводить соли тяжелых металлов и токсины;
- Добавляется в лекарства, борющиеся с метеоризмом;
- Помогает усилить действие активного вещества и стабилизирует консистенцию лекарственного средства (мазь, эмульсия);
- Используется для наружной обработки гнойных ран, для лечения мастита в качестве геля или мази;
- Как загуститель присутствует в составе вазелина и глицерина, рыбьего жира.
Также рекомендуем: Глутамат натрия
Стоит отметить, что медицинские препараты, в состав которых входит диоксид кремния, являются гипоаллергенными, не вызывают раздражения. Они легко распределяются по поверхности и обладают антимикробным действием.
В космитической промышленности
Влияние на организм человека добавки Е551 исключительно положительное – мы говорили об этом выше. Эти свойства оценили и представители косметической промышленности – элемент используется в составе:
- Зубной пасты. Выступает отбеливающим и абразивным компонентом, бережет зубную эмаль;
- Кремов, пудры, лосьонов и скрабов (как вспомогательный компонент). Позволяет замаскировать неровности кожи и разгладить ее, убирает жирный блеск, очищает эпидермис и отшелушивает мертвые клетки.
Как видите, пищевая добавка Е551 может быть и непищевой! Всегда обращайте внимание на состав продовольственных и непродовольственных изделий, ведь теперь вы знаете, опасна или нет пищевая добавка Е 551! Внимательно читайте этикетки, выбирайте только качественную продукцию от проверенного производителя – кто еще позаботится о вашем здоровье, если не вы сами?
Интересные факты о кремнии
Этот элемент чрезвычайно распространен и очень широко используется. Но есть вещи, которые про него знают далеко не все:
- Когда астронавты Аполлона-11 приземлились на Луну в 1969 году, они оставили белый мешочек с кремниевым диском. Микроскопическим шрифтом там написано 73 сообщения на разных языках. Они выражают пожелания мира.
- Кремний может быть опасным. При вдыхании в течение длительных периодов времени это может вызвать заболевание легких, известное как силикоз.
- Переливчатость опала — результат присутствия кремния. Этот драгоценный камень — форма кремнезема, связанная с молекулами воды.
- Карбид кремния (SiC) почти такой же твердый, как алмаз. Он оценивается 9−9,5 по шкале твердости по Моосу, лишь немного меньше, чем самое крепкое вещество, которое имеет 10 баллов твердости.
- Растения используют кремний для укрепления клеточных стенок. Элемент является важным питательным веществом, которое помогает придать устойчивость к болезням. Об этом говорится в статье 1994 года, опубликованной в журнале Proceedings.
- Кремниевая долина получила свое название от вещества, используемого в компьютерных чипах. Название это впервые появилось в 1971 году в газете Electronic news. Своя Кремниевая долина есть не только в США, но и во многих других странах.
- Аморфная форма вещества также используется в радиоэлектронной технике.
У некоторых минералы и полудрагоценных камней строение основывается на диоксиде кремния. Они различаются плотностью и цветом:
- Аметист.
- Морион.
- Цитрин.
- Горный хрусталь.
- Опал.
- Агат.
- Сердолик.
- Яшма.
И другие камни.