Baking Soda

Latar Belakang

Soda kue adalah bubuk kristal putih (NaHCO ₃ ) lebih dikenal ahli kimia sebagai natrium bikarbonat, bikarbonat soda, natrium hidrogen karbonat, atau natrium asam karbonat. Ini diklasifikasikan sebagai garam asam, dibentuk dengan menggabungkan asam (karbonat) dan basa (natrium hidroksida), dan bereaksi dengan bahan kimia lain sebagai alkali ringan. Pada suhu di atas 300 derajat Fahrenheit (149 derajat Celcius), soda kue terurai menjadi natrium karbonat (zat yang lebih stabil), air, dan karbon dioksida.

Sifat kimia dan fisik asli dari soda kue menjelaskan berbagai aplikasinya, termasuk pembersihan, penghilang bau, buffering, dan pemadam kebakaran. Soda kue menetralkan bau secara kimiawi, bukan menutupi atau menyerapnya. Akibatnya, digunakan dalam garam mandi dan bedak tubuh deodoran. Soda kue cenderung mempertahankan pH 8,1 (7 netral) bahkan ketika asam, yang menurunkan pH, atau basa, yang meningkatkan pH, ditambahkan ke dalam larutan. Kemampuannya untuk membuat tablet membuatnya menjadi bahan effervescent yang baik dalam antasida dan produk pembersih gigi tiruan. Natrium bikarbonat juga ditemukan di beberapa produk obat kumur dan pasta gigi anti-plak. Ketika soda kue digunakan sebagai pembersih dalam bentuk pasta atau dikeringkan pada spons basah, struktur kristalnya memberikan abrasi lembut yang membantu menghilangkan kotoran tanpa menggores permukaan sensitif. Alkalinitas ringannya bekerja mengubah asam lemak yang terkandung dalam kotoran dan lemak menjadi bentuk sabun yang dapat larut dalam air dan mudah dibilas. Soda kue juga digunakan sebagai bahan pengembang dalam membuat makanan yang dipanggang seperti roti atau pancake. Ketika dikombinasikan dengan zat asam (seperti jus lemon), gas karbon dioksida dilepaskan dan diserap oleh sel-sel produk. Saat gas mengembang selama pemanggangan, dinding sel juga mengembang, menciptakan produk beragi.

Selain banyak digunakan di rumah, baking soda juga memiliki banyak aplikasi industri. Misalnya, soda kue melepaskan karbon dioksida saat dipanaskan. Karena karbon dioksida lebih berat daripada udara, ia dapat memadamkan api dengan menjaga oksigen keluar, menjadikan natrium bikarbonat sebagai agen yang berguna dalam alat pemadam kebakaran . Aplikasi lain termasuk pengendalian polusi udara (karena menyerap sulfur dioksida dan emisi gas asam lainnya), peledakan abrasif untuk menghilangkan lapisan permukaan, manufaktur kimia, penyamakan kulit, cairan pengeboran sumur minyak (karena mengendapkan kalsium dan bertindak sebagai pelumas), karet dan manufaktur plastik, manufaktur kertas, pemrosesan tekstil, dan pengolahan air (karena mengurangi kadar timbal dan logam berat lainnya).

Diimpor dari Inggris, soda kue pertama kali digunakan di Amerika selama masa kolonial, tetapi tidak diproduksi di Amerika Serikat sampai tahun 1839. Pada tahun 1846, Gereja Austin, seorang dokter Connecticut, dan John Dwight, seorang petani dari Massachusetts, mendirikan pabrik di New York untuk memproduksi soda kue. Putra Dr. Church, John, memiliki sebuah pabrik bernama Vulcan Spice Mills. Vulcan, dewa penempaan dan api Romawi, diwakili oleh lengan dan palu, dan perusahaan soda kue yang baru mengadopsi logo lengan dan palu sebagai miliknya. Saat ini, merek soda kue Arm &Hammer adalah salah satu merek yang paling dikenal luas.

Dinamakan setelah Nicolas Leblanc, ahli kimia Prancis yang menemukannya, proses Leblanc adalah cara paling awal untuk membuat soda ash (Na ₂ CO ₃ ), dari mana natrium bikarbonat dibuat. Natrium klorida (garam meja) dipanaskan dengan asam sulfat, menghasilkan natrium sulfat dan asam klorida. Natrium sulfat kemudian dipanaskan dengan batu bara dan batu kapur untuk membentuk natrium karbonat, atau soda abu.

Pada akhir 1800-an, metode lain untuk memproduksi soda ash ditemukan oleh Ernest Solvay, seorang insinyur kimia Belgia. Metode Solvay segera diadaptasi di Amerika Serikat, menggantikan proses Leblanc. Dalam proses Solvay, karbon dioksida dan amonia dilewatkan ke dalam larutan natrium klorida pekat. Natrium bikarbonat mentah mengendap dan dipanaskan untuk membentuk soda ash, yang kemudian diolah lebih lanjut dan dimurnikan untuk membentuk natrium bikarbonat United States Pharmacopoeia (U.S.P.) kemurnian.

Meskipun metode pembuatan abu soda kue ini banyak digunakan, tetapi juga bermasalah karena bahan kimia yang digunakan dalam prosesnya adalah polutan dan menyebabkan masalah pembuangan. Alternatifnya adalah menyaring abu soda dari bijih trona, endapan alam.

Bahan Baku

Soda kue, atau natrium bikarbonat, berasal dari soda abu yang diperoleh melalui proses Solvay atau dari bijih trona, bahan kristal keras. Trona berasal dari 50 juta tahun yang lalu, ketika tanah di sekitar Green River, Wyoming, ditutupi oleh danau seluas 600 mil persegi (1.554 kilometer persegi). Karena menguap dari waktu ke waktu, danau ini meninggalkan deposit 200 miliar ton trona murni di antara lapisan batu pasir dan serpih. Deposit di Green River Basin cukup besar untuk memenuhi kebutuhan seluruh dunia akan soda ash dan sodium bicarbonate selama ribuan tahun.

Karena proses sintetis yang digunakan dalam metode Solvay menimbulkan beberapa masalah polusi, Church &Dwight Co. Inc. semakin banyak mendasarkan manufakturnya pada penambangan trona. Produsen soda ash besar lainnya, FMC Corporation, juga mengandalkan trona untuk memproduksi soda ash dan sodium bicarbonate. Trona ditambang pada 1.500 kaki (457,2 meter) di bawah permukaan. Poros tambang FMC berisi hampir 2.500 (4.022,5 kilometer) mil terowongan dan mencakup 24 mil persegi (62 kilometer persegi). Lebar lima belas kaki (4,57 meter) dan tinggi sembilan kaki (2,74 meter), terowongan ini memungkinkan peralatan dan kendaraan yang diperlukan untuk melewatinya.

Manufaktur
Proses

Membuat soda abu

• 1 Soda ash dapat dibuat secara kimia menggunakan proses Solvay, atau dapat dibuat dari bijih trona. Jika bijih trona digunakan, itu harus ditambang terlebih dahulu. Setelah dibawa ke permukaan, bijih trona diangkut ke berbagai pabrik pengolahan. Di sana, bijih dimurnikan menjadi bubur natrium seskuikarbonat, produk abu soda antara yang sebenarnya mengandung abu soda (natrium karbonat) dan soda kue (natrium bikarbonat).

Membuat soda kue

• 2 Selanjutnya, larutan intermediate soda ash dimasukkan ke dalam centrifuge, yang memisahkan cairan dari kristal. Kristal kemudian dilarutkan dalam larutan bikarbonat (larutan soda ash yang dibuat oleh pabrikan) dalam pelarut putar, sehingga menjadi larutan jenuh. Solusi ini disaring untuk menghilangkan bahan yang tidak larut dan kemudian dipompa melalui tangki umpan ke bagian atas menara karbonasi.
• 3 Karbon dioksida murni dimasukkan ke bagian bawah menara dan ditahan di bawah tekanan. Saat larutan natrium jenuh bergerak melalui menara, ia mendingin dan bereaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk kristal natrium bikarbonat. Kristal ini dikumpulkan di bagian bawah menara dan dipindahkan ke centrifuge lain, di mana kelebihan larutan (filtrat) disaring. Kristal kemudian dicuci dalam larutan bikarbonat, membentuk zat seperti kue yang siap untuk dikeringkan. Filtrat yang dikeluarkan dari centrifuge didaur ulang ke pelarut putar, di mana ia digunakan untuk menjenuhkan lebih banyak kristal soda abu menengah.
• 4 Filter cake yang telah dicuci kemudian dikeringkan pada salah satu konveyor sabuk kontinu atau dalam pengering tabung vertikal yang disebut pengering kilat . Hasil teoretis dari proses tersebut, menurut Church &Dwight Company, adalah antara 90 dan 95 persen, dan soda kue yang diproduksi lebih dari 99 persen murni.

Ilustrasi proses pembuatan soda kue. Langkah kunci dalam proses terjadi di menara karbonasi. Di sini, larutan soda abu jenuh bergerak dari atas menara ke bawah. Saat jatuh, larutan mendingin dan bereaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk kristal natrium bikarbonat—soda kue. Setelah penyaringan, pencucian, dan pengeringan, kristal disortir berdasarkan ukuran partikel dan dikemas dengan tepat.

Menyortir dan menyimpan
nilai yang berbeda

• 5 Selanjutnya, kristal kering natrium bikarbonat dipisahkan menjadi berbagai tingkatan berdasarkan ukuran partikel. Nilai standar natrium bikarbonat dan kadar khusus diproduksi untuk memenuhi kebutuhan spesifik pelanggan, dan ukuran partikel merupakan penentu utama kadar. Bubuk #1 dan butiran halus #2 memiliki berbagai kegunaan dalam makanan, bahan kimia, dan obat-obatan. Nilai granular #4 dan #5 ditemukan dalam makanan dan donat, senyawa pembersih, obat-obatan, dan banyak produk lainnya. Natrium bikarbonat kelas industri digunakan dalam beragam aplikasi, termasuk cairan pengeboran sumur minyak, bahan pemadam kebakaran, dan pengolahan air.
• 6 Setiap grade masuk ke tempat penampungan di mana atmosfer, karbon dioksida, dan kadar air dikontrol untuk "menyembuhkan" produk. Setelah sembuh, nilai siap untuk dikemas dan dikirim.

Kontrol Kualitas

Kualitas natrium bikarbonat dikontrol pada setiap tahap proses pembuatan. Bahan, peralatan, dan proses itu sendiri dipilih untuk menghasilkan natrium bikarbonat dengan kualitas setinggi mungkin. Menurut sumber FMC, ketika perusahaan membangun pabrik, ia memilih bahan dan peralatan yang sesuai dengan persyaratan kualitas yang ketat untuk membuat natrium bikarbonat tingkat farmasi. FMC juga menggunakan Kontrol Proses Statistik (SPC) untuk mempertahankan kualitas harian yang tidak berubah, dan parameter operasi utama dipetakan untuk mempertahankan kontrol proses. Parameter kualitas produk dicatat dengan nomor lot, dan sampel disimpan selama dua hingga tiga tahun.

Semua U.S.P. nilai memenuhi Kodeks Farmakope Amerika Serikat dan Bahan Kimia Makanan spesifikasi untuk digunakan dalam aplikasi farmasi dan makanan. Selain itu, food grade sodium bicarbonate memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh Food and Drug Administration AS sebagai zat yang Secara Umum Diakui sebagai Aman (GRAS).

Masa Depan

Pada pergantian abad kedua puluh, 53.000 ton (48.071 metrik ton) soda kue terjual setiap tahun. Sementara populasi meningkat secara dramatis, penjualan pada tahun 1990 turun menjadi sekitar 32.000 ton (29.024 metrik ton) per tahun. Tepung yang naik sendiri dan campuran kue dan biskuit telah menurunkan permintaan soda kue sebagai bahan pembuatan kue yang penting. Meski demikian, permintaan akan produk tersebut masih cukup signifikan. Pembuat roti komersial (khususnya pembuat kue) adalah salah satu pengguna utama produk ini. Salah satu atribut terpenting dari natrium bikarbonat adalah ketika terkena panas, ia melepaskan gas karbon dioksida (CO ₂ ) yang membuat bahan kue naik. Natrium bikarbonat juga digunakan dalam industri farmasi dan kesehatan, dan juga memiliki aplikasi industri lainnya. Oleh karena itu terus menjadi produk penting untuk hari ini dan untuk masa depan.