کربن فعال خوراکی چیست؟ کاربردهای کربن فعال خوراکی چیست؟ کربن فعال خوراکی نوعی کربن با بافت متخلخل و دارای بار منفی است که می تواند مواد مختلف رابه دام بیندازد. به همین دلیل، برای مصارف خوراکی از جمله داروسازی، مواد غذایی، مواد آرایشی و به صورت کلی هر نوع ماده ای که با انسان سر و کار دارد مورد استفاده قرار می گیرد. برخی از کاربردهای کربن فعال خوراکی عبارتند از: صنایع آبجو سازی برای اصلاح طعم ، صنایع آب میوه برای رنگ زدایی و بو زدایی در صنعت چای و قهوه برای کافئین زدایی و در صنعت نوشابه برای رنگ زدایی شربت شکر می باشد. همچنین، زغال چوب فعال خوراکی در درمان اضطراری انواع خاصی از مسمومیت ها استفاده می شود. کربن فعال خوراکی اغلب برای درمان مسمومیت های شدید نیاز به چندین دوز دارد.
کربن فعال خوراکی علاوه بر درمان مسمومیت، باعث کاهش کلسترول خون می شود و می تواند به عنوان یک درمان خانگی مورد استفاده قرار بگیرد. علاوه بر این زغال فعال خوراکی نشانداده می تواند برای نفخ و گاز معده نیز موثر باشد. زیرا کربن فعال خوراکی دارای تخلخل زیاد و بالاست که می تواند به عنوان یک ماده جذاب باشد و همین امر باعث می شود نفخ و گاز معده کاهش پیدا کند. همچنین کربن فعال خوراکی می تواند در خمیر دندان ها به عنوان یک ماده سفید کننده برای دندان ها مورد استفاده قرار بگیرد. اگر شما نیازمند اطلاعات بیشتری در مورد کربن فعال هستید پیشنهاد می کنم مقاله مربوط به کربن فعال چیست؟ چه کاربردی دارد؟ را مطالعه کنید. ما در این پست از مجله خبری دانشگاه آب کربن فعال خوراکی را مورد بررسی قرار داده ایم.
خواص فیزیکی و شیمیایی کربن فعال خوراکی
کربن های فعال خوراکی بر اساس نوع ساختار ، منشا تولید و نوع فعال سازی که می تواند شیمیایی یا فیزیکی باشد متفاوت هستند. برخی از خواص فیزیکی و شیمیایی کربن فعال خوراکی که برای تشخیص آن روی محصول درج شده عبارتند از:
- عدد یدی
- درجه ملاس
- تانن ها
- متیلن آبی
- دکلره
- چگالی ظاهری
- عدد سختی/سایش
- محتوای خاکستر
- فعالیت تتراکلرید کربن
- توزیع اندازه ذرات
عدد یدی:
عدد یدی پارامتری است که می تواند عملکرد کربن فعال را تحت تاثیر قرار دهد. این پارامتر نشان دهنده سطح فعالیت کربن است و بر اساس میلی‌گرم در گرم محاسبه می شود. به صورت معمول این عدد در محدوده 500 تا 1200 میلی‌گرم بر گرم است. این معیاری است برای میزان منافذ کربن فعال (0 تا 20 Å یا حداکثر 2 نانومتر ) با جذب ید از محلول در نظر گرفته می شود.اگر مساحت سطح کربن بین 900 تا 1100 متر مربع بر گرم باشد یک معیار استاندارد برای کاربردهای فاز مایع محسوب می شود.
عدد ید به عنوان میلی گرم ید جذب شده توسط یک گرم کربن تعریف می شود که غلظت ید در فیلتر باقیمانده در غلظت 0.02 نرمال (یعنی 0.02N) باشد. عدد ید به عنوان معیاری از ید جذب شده در منافذ است. به بیان ساده تر مشخص می کند حجم منافذ موجود در کربن فعال مورد نظر چقدر می باشد. به صورت متداول کربن های تصفیه آب دارای عدد یدی از 600 تا 1100 متغیر هستند.
علاوه بر این، عدد یدی به عنوان یک فاکتور برای درجه فرسودگی کربن نیز استفاده می شود. البته این معیار باید بدون برهمکنش شیمیایی با مواد جاذب در نظر گرفته شود. زیرا فعل و انفعالات شیمیایی با ماده جاذب ممکن بر جذب ید تاثیر گذار باشد و نتایج دقیقی را به همراه نداشته باشد.
درجه ملاس:
برخی از کربن های فعال برای جذب ملکول های بزرگ بهتر هستند. تعداد ملاس نشان دهنده میزان مزوپور کربن فعال (بیشتر از 20 Å یا بزرگتر از 2 نانومتر ) با جذب ملاس از محلول است. هر چقدر عدد ملاس بالاتر باشد نشان دهنده جذب بالای مولکول های بزرگ (محدوده 95-600) است. راندمان ملاس به صورت درصد در محدوده 40% تا 185% و عدد ملاس موازی (600 = 185%، 425 = 85%) می باشد. عد ملاس اروپایی (محدوده 525 تا 110) با عدد ملاس آمریکای شمالی رابطه معکوس دارد.
عدد ملاس معیار درستی برای درجه رنگ زدایی محلول ملاس استاندارد است که در برابر کربن فعال استاندارد رقیق شده است.همچنین، عدد ملاس نشان دهنده حجم منافذ بالقوه موجود برای گونه های جاذب بزرگتر است. اغلب، این فاکتور در ارزیابی یک سری از کربن‌های فعال برای نرخ جذب آنها می تواند موثر باشد. با توجه به دو کربن فعال با حجم منافذ مشابه برای جذب، کربنی که دارای تعداد ملاس بالاتر معمولاً نشان دهنده این است که دارای منافذ بزرگتر می باشد که می تواند منجر به انتقال مؤثرتر جذب شود.
تانن:
تانن ها مخلوطی از مولکول های بزرگ و متوسط هستند. کربن ها که دارای ترکیبی از درشت منافذ و مزوپورها هستند تانن ها را جذب می کنند. توانایی کربن فعال برای جذب تانن ها بر حسب غلظت قسمت در میلیون (محدوده ppm 200-362 ppm) می باشد.
متیلن آبی:
برخی از کربن ها دارای ساختار مزوپور (20 تا 50 Å یا 2 تا 5 نانومتر) هستند که مولکول های با اندازه متوسط مانند رنگ متیلن بلو را جذب می کنند . جذب متیلن بلو بر حسب گرم در 100 گرم (محدوده 11 تا 28 گرم در 100 گرم) می باشد.
دکلره:
این فاکتور نشان دهنده کارایی حذف کلر با استفاد از کربن فعال است. طول نیمه ارزش دکلره، نشان دهنده عمق کربن مورد نیاز برای کاهش غلظت کلر به میزان 50 درصد است. طول نیم ارزش کمتر نشان دهنده عملکرد برتر کربن فعال است.
چگالی ظاهری:
چگالی جامد یا اسکلتی کربن‌های فعال معمولاً بین 2000 تا 2100 کیلوگرم بر متر مکعب (125 تا 130 پوند بر فوت مکعب) است. با این حال، بخش بزرگی از نمونه کربن فعال شامل فضای هوای بین ذرات خواهد بود و چگالی واقعی یا ظاهری آن کمتر خواهد بود، معمولاً 400 تا 500 کیلوگرم بر متر مکعب ( 25 تا 31 پوند در فوت مکعب). هر چقدر چگالی بالاتر فعالیت حجم بیشتری را فراهم کند نشان دهنده کربن فعال با کیفیت بهتر است. ASTM D 2854 -09 (2014) برای تعیین چگالی ظاهری کربن فعال استفاده می شود.
عدد سختی/سایش:
این فاکتور نشان دهنده میزان مقاومت کربن فعال در برابر ساییدگی است. این یک پارامتر مهم کربن فعال برای حفظ یکپارچگی فیزیکی و مقاومت در برابر نیروهای اصطکاک است. بسته به مواد خام و سطوح فعالیت (تخلخل) تفاوت زیادی در سختی کربن‌های فعال وجود دارد.
محتوای خاکستر:
این پارامتر نشان دهنده میزان راندمان کربن فعال است. به بیان ساده هر چقدر میزان خاکستر کربن فعال بیشتر باشد راندمان فعال سازی مجدد کربن کاهش می یابد. خاکستر وابسته به مواد خام پایه مورد استفاده برای تولید کربن فعال مانند پوسته نارگیل، چوب، زغال سنگ و موارد دیگر است. توجه داشته باشید محتوای خاکستر محلول در اسید یا آب از محتوای خاکستر کل مهمتر است. اکسیدهای فلزی (Fe 2 O 3 ) می توانند از کربن فعال خارج شده و منجر به تغییر رنگ شوند. این مساله برای کربن های فعال مورد استفاده در آکواریوم اهمیت زیادی دارد. زیرا اکسید آهن در آکواریوم می تواند باعث رشد جلبک ها شود. به همین دلیل، برای جلوگیری از انتشار فلزات سنگین و عدم رشد بیش از حد گیاهان و جلبک ها در آکواریوم باید از کربنی با محتوای خاکستر محلول کم استفاده شود. ASTM نوعی (آزمون روش استاندارد D2866) برای تعیین میزان خاکستر کربن فعال استفاده می شود.
فعالیت تتراکلرید کربن:
اندازه گیری و میزان تخلخل یک کربن فعال با جذب بخار تتراکلرید کربن اشباع شده مشخص می شود.
توزیع اندازه ذرات:
هر چقدر اندازه ذرات کربن فعال ریزتر باشد سطح و سرعت سینتیک جذب بالاتری خواهد داشت. این مساله باید در فرایندهای فاز بخار در برابر افت فشار در نظر گرفته شود و می تواند بر هزینه انرژی تأثیر بگذارد. توجه داشته باشید توزیع اندازه ذرات بخصوص برای استخراج مواد معدنی اهمیت زیادی دارد. به عنوان مثال برای جذب مواد معدنی مانند طلا، اندازه ذرات باید در محدوده 3.35-1.4 میلی متر (0.132-0.055 اینچ) باشد. کربن فعال با اندازه ذرات کمتر از 1 میلی متر برای شستشو و استخراج مواد معدنی از کربن فعال مناسب نیست.
نتیجه گیری:
به صورت کلی برای تهیه کربن فعال خوراکی باید به موارد مختلف دقت لازم داشته باشید. مهم ترین فاکتور کاربرد آن است که می تواند در صنعت داروسازی، آرایشی و بهداشتی، مواد غذایی و نوشیدنی و یا مصارف دیگر باشد. زیرا هر کدام از این مصارف نیازمند کربن فعال خاص با ویژگی های منحصر به فردی هستند. به عنوان مثال در صنعت غذا و نوشیدنی بهبود طعم ومزه اهمیت زیادی دارد. از این رو، باید کربن فعال خوراکی انتخاب شود که بتواند در بهبود مزه و طعم عملکرد بهتری داشته باشد. در صنایع آرایشی و بهداشتی اغلب میزان جذب اهمیت بیشتری دارند. زیرا اغلب برای پاکسازی صورت یا به عنوان خمیر دندان برای جرم گیری دندان ها مورد استفاده قرار می گیرند. به همین دلیل، انتخاب کربن فعال خوراکی می تواند موثر باشد که میزان جذب بالاتری داشته باشد.
