دی کلسیم فسفات چیست؟ ویژگی‌ها، روش تولید و موارد کاربردی این ماده

دی کلسیم فسفات، یک ترکیب مشتق شده با ساختار اصلی “فسفات کلسیم” با فرمول CaHPO۴ و ساختار دی هیدراته آن است. پیشوند “di” در نام عمومی این ترکیب آورده شده است چرا که تشکیل آنیون ^–HPO_۴^۲ شامل حذف دو پروتون از اسید فسفریک با فرمول H3PO4 می‌باشد.

کلسیم هیدروژن فسفات، همچنین به عنوان “فسفات کلسیم دی بازیک” یا “کلسیم منو هیدروژن فسفات” نیز شناخته می‌شود. کلسیم دی هیدروژن فسفات به عنوان یک ماده افزودنی غذایی استفاده می‌شود. این ماده در برخی از خمیردندان‌ها به عنوان عامل جلا دهنده یافت می‌شود و یک ماده بیولوژیکی مهم است.

روش‌های تولید

دی کلسیم فسفات یا “فسفات کلسیم دی بازیک” از طریق خنثی سازی هیدروکسید کلسیم با اسید فسفریک تولید می‌شود؛ در این فرآیند، دی هیدرات به صورت جامد رسوب می‌کند. در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد، فرم بی آب کلسیم هیدروژن فسفات، رسوب می‌کند:

H3PO4 + Ca(OH)2 → CaHPO4

برای جلوگیری از تخریب فرم هیدروکسی آپاتیت، سدیم پیرو فسفات یا تری منیزیم فسفات اکتا هیدراته به مخلوط اضافه می‌شود؛ به عنوان مثال، فسفات کلسیم دی هیدرات دی بازیک، به عنوان عامل جلا در خمیردندان استفاده می‌شود.

در یک فرآیند پیوسته، ۲CaCl را می‌توان با فسفات هیدروژن آمونیوم با فرمول (NH4)2HPO4 درمان کرد تا فرم دی هیدرات تشکیل شود:

CaCl2 + (NH4)2HPO4 → CaHPO4 • ۲H2O

سپس دوغاب دی هیدرات تا حدود ۶۵-۷۰ درجه سانتی گراد گرم می‌شود و ۴CaHPO بی آب، به شکل رسوب بلورین، معمولاً به صورت بلورهای مسطح الماس، که بیشتر برای پردازش مناسب هستند، تشکیل می‌شود.

فسفات کلسیم دی هیدرات دی بازیک در سیمان‌های فسفات کلسیم “بروشیت” (CPC) دیده می‌شود که کاربردهای پزشکی دارند.

Ca3(PO4) 2 + Ca(H2PO4) 2 • H2O +7H2O →۴CaHPO4 • ۲H2O

خواص و ویژگی‌ها

خواص و ویژگی‌های دی کلسیم فسفات یا کلسیم هیدروژن فسفات بر اساس فرم ساختاری آن تعریف می‌شود. به طور کلی، سه فرم این ماده شناخته شده است:

• CaHPO42H2O (‘DPCD’)/ ساختار دی هیدرات، بروشیت معدنی
• CaHPO4H2O (‘DCPM’)/ ساختار مونوهیدرات
• CaHPO4, (‘DCPA’)/ ساختار بدون آب، ماده معدنی مونیت

درpH کمتر از ۸/۴، فرم‌های هیدراته و بدون آب فسفات دی کلسیم، پایدارترین فسفات کلسیم هستند (= فرم نامحلول).

ساختار دی کلسیم فسفات بدون آب و هیدراته، توسط کریستالوگرافی اشعه ایکس، و ساختار مونوهیدراته آن توسط کریستالوگرافی الکترونی شناسایی شده است.

مشخصات فیزیکی و شیمیایی

Dicalcium phosphate/ دی کلسیم فسفات
IUPAC نامگذاری calcium hydrogen phosphate کلسیم هیدروژن فسفات
نام‌های متداول دیگر: calcium hydrogen phosphate کلسیم هیدروژن فسفات phosphoric acid calcium salt (1:1) نمک کلسیم اسید فسفریک (۱:۱)
شاخص‌های شناسایی
۷۷۵۷-۹۳-۹  ۷۷۸۹-۷۷-۷ (فرم دی هیدراته)	CAS Number
E341	E number
۱۰۴۸۰۵	PubChem CID
خواص فیزیکی و شیمیایی
CaHPO۴	فرمول شیمیایی
۱۳۶.۰۶ g/mol (بدون آب) ۱۷۲.۰۹ (دی هیدراته)	جرم مولی
پودر سفید رنگ	شکل ظاهری
بدون بو	بو
۲.۹۲۹ g/cm۳ (بدون آب) ۲.۳۱ g/cm۳ (دی هیدراته)	دانسیته
تجزیه می‌شود	نقطه ذوب
۰.۰۲ g/100 mL (بدون آب) ۰.۰۲ g/100 mL (دی هیدراته)	حلالیت در آب
تری کیلینیک	ساختار کریستالی
غیر قابل اشتعال	نقطه اشتعال پذیری
ترکیبات مرتبط
Calcium pyrophosphate کلسیم پیروفسفات	سایر آنیون‌ها
Magnesium phosphate منیزیم فسفات Monocalcium phosphate مونو کلسیم فسفات Tricalcium phosphate تری کلسیم فسفات Strontium phosphate استرانسیوم فسفات	سایر کاتیون‌ها

کاربردهای دی کلسیم فسفات

این ماده عمدتاً به عنوان یک مکمل غذایی در غلات آماده صبحانه، غذای سگ‌ها، آرد غنی شده و محصولات رشته‌ای استفاده می‌شود. همچنین در برخی از داروها از جمله برخی از محصولات بهداشتی مخصوص از بین بردن بوی بدن استفاده می‌شود.

فسفات کلسیم دی بازیک در برخی از مکمل‌های غذایی کلسیم دار نیز یافت می‌شود. کلسیم هیدروژن فسفات در خوراک طیور نیز استفاده می‌شود. این ماده همچنین در بعضی از خمیردندان‌ها به عنوان ماده کنترل کننده آسیب‌های دندانی به کار می‌رود.

۱- صنایع غذایی

این ماده معمولاً به صورت یک پودر سفید رنگ، بدون طعم و مزه با ساختار میکرو کریستالی است که بسیار در غذاها و نوشیدنی‌ها به عنوان ماده بافر کننده، اصلاح کننده خمیر، امولسیفایر، ماده خمیر مایه، مکمل غذایی یا یک تثبیت کننده استفاده می‌شود.

از آنجا که کلسیم و فسفات دو نمونه از مواد شیمیایی مهم و مفید هستند، بسیاری از تولیدکنندگان، فسفات دی کلسیم را به لیست مواد تشکیل دهنده مکمل‌های غذایی و برخی محصولات خوراکی خود اضافه می‌کنند.

بدن انسان برای عملکرد مناسب به کلسیم و فسفر نیاز دارد. این مواد شیمیایی نقش‌های بسیاری را در بدن ایفا می‌کنند؛ از جمله سنتز DNA و ساخت و نگهداری استخوان‌ها. به همین دلیل، بسیاری از تولیدکنندگان مواد غذایی، از دی کلسیم فسفات خوراکی به عنوان افزودنی در تهیه مکمل‌ها برای تأمین نیازهای غذایی مردم استفاده می‌کنند.

کلسیم و فسفات هر دو، یون باردار هستند. این بدان معنی است که کلسیم هیدروژن فسفات خوراکی به عنوان یک بافر در غذاهای حاوی مقادیر اضافی اسید یا باز عمل می‌کند.

کلسیم دی هیدروژن فسفات باعث بهبود بافت بسیاری از غذاهای پخته شده و همچنین رشته فرنگی می‌شود.

کلسیم هیدروژن فسفات به میزان کافی، آب غذاها را از بین می‌برد و مواد را تازه‌تر نگه می‌دارد. با افزایش ماندگاری مواد غذایی حاوی دی کلسیم فسفات، شرکت‌های تولید کننده می‌توانند در هزینه‌های خود صرفه جویی کنند.

فسفات دی کلسیم به عنوان یک عامل فعال در خمیر مایه، باعث می‌شود نان و محصولات نانوایی، بافتی متخلخل و لطیف‌تر پیدا کنند.

هنگامی که فسفات دی کلسیم به مخلوط‌های حاوی حلال و حل شونده اضافه می‌شود، برای حلال، نقش امولسیون کننده و تثبیت کننده دارد؛ این یعنی طعم و عطر و بافت مشابهی برای مخلوط ایجاد می‌کند.

۲- خوراک حیوانات

خوراک حیوانات: مکمل‌های فسفاته

افزایش تقاضای جهانی برای پروتئین، منجر به افزایش پرورش برخی حیوانات شده تا این منبع غذایی تأمین شود. مکمل‌های فسفاته معدنی، نقش مهمی در صنعت خوراک دام و طیور دارند.

فسفات‌های کلسیم، پرکاربردترین مکمل‌های فسفاته، مواد معدنی ضروری را برای رشد دندان‌ها و استخوان‌های قوی در دام، طیور و حیوانات خانگی تأمین می‌کنند. فسفات‌های کلسیم با گرید خوراکی، شامل دی کلسیم فسفات (DCP)، مونو کلسیم فسفات (MCP) و تری کلسیم فسفات (TCP) هستند.

از مواد شیمیایی فسفاته به صورت تجاری در تهیه کودها، خوراک دام و محصولات صنعتی و به عنوان مواد افزودنی در مواد غذایی استفاده می‌شود.

به طور کلی، تخمین زده می‌شود که فسفات‌های به کار رفته در خوراک دام فقط ۶٪ از کل مصرف فسفات جهان را تشکیل دهند. بیشترین کاربرد فسفات‌ها در تهیه کودهای کشاورزی (۸۳٪) است، در حالی که بازارهای صنعتی کلسیم هیدروژن فسفات (= شامل مواد شوینده و خاص) ۱۱٪ را تشکیل می‌دهند. این گزارش بر استفاده از مواد شیمیایی فسفاته (دی کلسیم فسفات در جیره طیور) به عنوان مکمل خوراک دام، طیور و حیوانات خانگی تمرکز دارد.

نمودار زیر، مصرف جهانی فسفات‌های کلسیم خوراکی را نشان می‌دهد:

 

عوامل کلیدی زیر میزان مصرف مکمل‌های فسفاته آلی و معدنی را تعیین می‌کند:

سطح تولید مرغ، سطح تولید گوشت گاو، سطح تولید شیر و تخم مرغ.

نیاز طیور به مواد مغذی و مکمل‌های غذایی مخصوص حیوانات، گاو یا سایر حیوانات پرورشی، متفاوت است؛ این عوامل، به نوع حیوان، مرحله زندگی و هدف پرورش، قیمت و در دسترس بودن مواد غذایی مورد استفاده برای تأمین انرژی، پروتئین، فسفر و کلسیم مورد نیاز حیوانات، بستگی دارد.

به طور کلی، صنعت فسفات‌های خوراکی پس از یک مرحله گسترش، در حال حاضر ظرفیت تولید بیش از حد دارند. از طرف دیگر، هزینه پایین خوراک دام و طیور، به رشد تقاضای فسفات خوراکی (دی کلسیم فسفات خوراکی) کمک کرده است، به ویژه در کشورهای در حال توسعه، که نرخ استفاده کمتری دارد.

فسفات خوراکی عمدتاً در بخش‌های طیور و در خوراک گاو، بسیار کمتر استفاده می‌شود. تولید مرغ بیش از هر منبع گوشتی دیگر، نیاز به مصرف فسفر دارد.

در میان سه محصول اصلی فسفات خوراکی، دی کلسیم فسفات، DCP ، محصول غالب است که تقریباً دو سوم از کل بازار را در سال ۲۰۱۸ به خود اختصاص داده است. با این وجود، به دلیل قابلیت هضم بهتر و هزینه کمتر تولید، تقاضای مونو کلسیم فسفات یا MCP، رشد مثبتی را به همراه خواهد داشت و از سایر محصولات پیشی می‌گیرد.

MCP همچنین منجر به رشد سریع‌تر حیوانات می‌شود. MDCP، ترکیبی از MCP و DCP نیز در بازار، محبوب است.

برای مطالعه بیشتر: مواد اولیه تولید خوراک دام و طیور

 ایمنی دی کلسیم فسفات

طبق داده‌های اطلاعات ایمنی و شیمیاییِ این ترکیب، تماس طولانی مدت با این ماده می‌تواند آلرژی زا و نسبتاً تحریک آمیز باشد. این ماده سمی نیست، اما اگر گرد و غبار ناشی از آن در فضا پراکنده شود، یک حالت مه آلود را ایجاد می‌کند و به سیستم تنفسی راه پیدا کرده و باعث حساسیت‌های حاد و مزمن می‌شود. افرادی که با این ماده سروکار دارند باید حتماً هنگام کار از عینک ایمنی لباس کار ماسک و دستکش استفاده کنند.

کسانی که بیماری‌های عارضه‌های تنفسی دارند یا حساسیت پوستی دارند، نباید به طور مستقیم در معرض این ماده جامد قرار بگیرند.

برای جلوگیری از استنشاق تصادفی غبارات کلسیم هیدروژن فسفات، حتماً از ماسک مخصوص محیط کار استفاده کنید.

شرایط نگهداری

بسته‌های این ماده باید در انبارهای خشک و خنک، به دور از منابع حرارت و گرما و دارای تهویه مناسب، نگهداری شوند. سعی کنید کیسه‌ها یا ظروف مخصوص این ترکیب را همیشه کاملاً درب بسته نگه دارید.

بسته بندی

بسته بندی دی کلسیم فسفات معمولاً به صورت کیسه‌ای با وزن استاندارد ۲۵ کیلوگرم، در گرید خوراکی و صنعتی به فروش می‌رسد. در صورت ثبت سفارش عمده، طبق درخواست مشتری، تعداد کیسه‌های ۲۵ کیلوگرمی اضافه می‌شود یا حمل در جامبوبگ‌های ۱ تنی انجام می‌شود.

کلسیم دی هیدروژن فسفات برای صنایع کشاورزی، مواد غذایی، پرورش دام و طیور، داروسازی، تهیه مکمل‌های غذایی بسیار استفاده می‌شود؛ بنابراین همیشه حجم مورد تقاضای صنایع تولید کننده از خرید این ماده بسیار بالا است.

 وضعیت بازار و خرید و فروش دی کلسیم فسفات

خرید و فروش این ماده، بازار گسترده‌ای دارد. برندهای خارجی و ایرانی در بازار وجود دارند، دی کلسیم فسفات سمنان، متعلق به بزرگ‌ترین شرکت تولید کننده این ماده است که در شهرک صنعتی سمنان قرار دارد.

برند دیگری که در داخل ایران فعالیت می‌کند با نام دی کلسیم فسفات تابان شیمی است که معمولاً هر دو شرکت بزرگ، این ماده را با  درصد خلوص مناسب برای مصارف صنعتی و دارویی و خوراکی تأمین می‌کنند.

انتشار آگهی خرید و فروش دی کلسیم فسفات

 منابع:

https://en.wikipedia.org/wiki/Dicalcium_phosphate

https://www.bellchem.com/news/dicalcium-phosphate-in-the-food-industry#:~:text=Dicalcium%۲۰Phosphate%۲۰is%۲۰a%۲۰white,nutritional%۲۰supplement%۲C%۲۰or%۲۰a%۲۰&text=Dicalcium%۲۰phosphate%۲۰improves%۲۰the%۲۰texture%۲۰of%۲۰many%۲۰baked%۲۰foods%۲۰and%۲۰noodles.

https://ihsmarkit.com/products/animal-feeds-phosphate-chemical-economics-handbook.html

https://www.finarchemicals.com/msds/di-Calcium%۲۰phosphate%۲۰pdf