APLICACIONES DEL ÁCIDO FOSFÓRICO

El ácido fosfórico, H3PO4, es un ácido que constituye la fuente de compuestos de gran importancia industrial llamados fosfatos.

A temperatura ambiente, el ácido fosfórico es una sustancia cristalina con una densidad relativa de 1.83. Tiene un punto de fusión de 42.35 °C. Normalmente, el ácido fosfórico se almacena y distribuye en disolución. Se obtiene mediante el tratamiento de rocas de fosfato de calcio con ácido sulfúrico, filtrando posteriormente el líquido resultante para extraer el sulfato de calcio. Otro modo de obtención consiste en quemar vapores de fósforo y tratar el óxido resultante con vapor de agua. El ácido es muy útil en el laboratorio debido a su resistencia a la oxidación, a la reducción y a la evaporación. Entre otras aplicaciones, el ácido fosfórico se emplea como ingrediente de bebidas no alcohólicas, como pegamento de prótesis dentales, como catalizador, en metales inoxidables y para fosfatos que se utilizan, como ablandadores de agua, fertilizantes y detergentes.

¿Qué son los Fosfatos?

Los fosfatos son productos formados por la sustitución de parte o todo el hidrógeno del ácido fosfórico por metales. Según el número de átomos de hidrógeno sustituidos, el compuesto obtenido se define como fosfato primario, secundario o terciario. Así, NaH2PO4, con un átomo de hidrógeno sustituido, se denomina fosfato primario de sodio (también dihidrogenofosfato de sodio), y Na3PO4, con tres átomos de hidrógeno sustituidos, fosfato terciario de sodio. También conocido como fosfato de sodio, el fosfato terciario de sodio se usa como detergente y ablandador del agua. Los fosfatos primarios y secundarios contienen hidrógeno y son sales ácidas. Los fosfatos secundarios y terciarios son insolubles en agua, a excepción de los de sodio, potasio y amonio; los primarios son más solubles.

Los fosfatos son importantes para el metabolismo de animales y plantas. Los huesos contienen fosfato de calcio, Ca3(PO4)2, y el primer paso en la oxidación de la glucosa en el cuerpo es la formación de un éster de fosfato. Para aportar fosfatos al ganado, se usa el hidrogenofosfato de calcio hidratado, CaHPO4 · 2H2O, como suplemento alimenticio. El fosfato primario de calcio, Ca(H2PO4)2, se emplea como ingrediente en fertilizantes para plantas.

En tiempos recientes se ha incrementado la preocupación por los efectos medioambientales perjudiciales de los fosfatos contenidos en los detergentes domésticos. Los detergentes que contienen fosfatos contribuyen a la contaminación del agua, ya que son un medio nutriente para las algas. Si crecieran en exceso, dificultarían la vida acuática de lagos y ríos por la falta del oxígeno.

Aplicaciones del Acido Fosfórico grado técnico

Este ácido fosfórico tiene un aspecto líquido transparente y se provee comercialmente en concentraciones del 75%, 80% y 85%

Sus principales aplicaciones son:

Tratamiento de metales: Fosfatado de metales y abrillantado de aluminio.

Detergencia: Limpiadores de tipo ácido.

Tratamiento de aguas: Aporte de fósforo en aguas residuales industriales (plantas biológicas).

Química: Obtención de fosfatos metálicos.

Aplicaciones de Acido fosfórico purificado

El ácido fosfórico purificado tiene un aspecto Líquido transparente, ligeramente amarillento y se maneja comúnmente en concentraciones de 54% P2O5 (75% H3PO4)

Sus principales aplicaciones son:

Abonos: Complejos líquidos y en suspensión. Fertirrigación y abonos foliares.

Química: Regulador del pH. Fabricación de fosfatos.

Otras aplicaciones del ácido fosfórico

El ácido fosfórico se utiliza en la preparación de abonos y en el riego por goteo. Es además el punto de partida para la obtención de fosfato monoamónico, usado en fertirrigación y en abonos foliares.

El fosfato bi-cálcico y el monocálcico son productos empleado principalmente en la preparación de piensos compuestos por su alto contenido en fósforo digestible y calcio.

El ácido fosfórico es usado como regulador de pH en diferentes industrias, como levaduras, cervezas, aceites y bebidas refrescantes.

El ácido fosfórico técnico interviene en los tratamientos de fosfatado de metales, siendo la industria automovilística su primer consumidor, y asimismo se emplea en los baños para el abrillantado del aluminio.

El ácido fosfórico se utiliza para el blanqueo del caolín, mediante la reducción y posterior eliminación de los iones férricos presentes en el mineral.

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De todos los productos químicos industriales, el ácido sulfúrico es probablemente uno de los más importantes por su gran cantidad de usos.

La industria que más utiliza el ácido fosfórico es la de los fertilizantes. Otras aplicaciones importantes se encuentran en la refinación del petróleo, producción de pigmentos, tratamiento del acero, extracción de metales no ferrosos, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos y fibras.

En muchos casos el ácido sulfúrico funge como una material prima indirecta y pocas veces aparece en el producto final.

En el caso de la industria de los fertilizantes, la mayor parte del ácido sulfúrico se utiliza en la producción del ácido fosfórico, que a su vez se utiliza para fabricar materiales fertilizantes como el superfosfato triple y los fosfatos de mono y diamonio. Cantidades más pequeñas se utilizan para producir superfosfatos y sulfato de amonio. Alrededor del 60% de la producción total de ácido sulfúrico se utiliza en la manufactura de fertilizantes.

Cantidades substanciales de ácido sulfúrico también se utilizan como medio de reacción en procesos químicos orgánicos y petroquímicos involucrando reacciones como nitraciones, condensaciones y deshidrataciones. En la industria petroquímica se utiliza para la refinación, alquilación y purificación de destilados de crudo.

En la industria química inorgánica, el ácido sulfúrico se utiliza en la producción de pigmentos de dióxido de titanio, ácido hidroclórico y ácido hidrofluórico.

En el procesado de metales el ácido sulfúrico se utiliza para el tratamiento del acero, cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para la purificación y plateado de metales no ferrosos.

Algunos procesos en la industria de la Madera y el papel requieren ácido sulfúrico, así como algunos procesos textiles, fibras químicas y tratamiento de pieles y cuero.

En cuanto a los usos directos, probablemente el uso más importante es el sulfuro que se incorpora a través de la sulfonación orgánica, particularmente en la producción de detergentes. Un producto común que contiene ácido sulfúrico son las baterías, aunque la cantidad que contienen es muy pequeña.

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¿Cómo seleccionar el acidulante adecuado?

Los acidulantes usualmente utilizados en la industria alimenticia son:

El ácido cítrico

El ácido fumárico

El ácido láctico

El ácido fosfórico

El ácido acético

El ácido tartárico

Pero ¿cómo escoger el acidulante adecuado? En algunas aplicaciones sólo se usa uno en especial. Por ejemplo en el vinagre o en la mayonesa solo se usa el ácido acético. El ácido acético evita el crecimiento de microbios, y también contribuye con el sabor del vinagre. Sin embargo, en la mayoria de las aplicaciones, podemos elegir un acidulante o una combinación de ellos. Esto desde luego es también aplicable a bebidas y confitería.

Para escoger el acidulante correcto, se puede probarlos uno por uno en la aplicación. Sin embargo, tiene más sentido preseleccionar los acidulantes que pobablemente tengan más afinidad para reducir de siete a dos o tres los acidulantes posibles, para después trabajar en el laboratorio con esos dos o tres. De esta manera, se puede acelerar el desarollo de un producto.

El primer y más importante criterio para seleccionar el acidulante adecuado es su efecto sobre el sabor y el aroma del alimento. Posteriormente hay que tomar en cuenta sus propiedades fisicoquímicas y finalmente la fuerza del ácido.

Los acidulantes provocan cambios al olor y al sabor. Generan sensaciones como acidez y astringencia. Los ácidos acético y láctico son suficientemente volátiles como para dar toques aromáticos al olor. El ácido acético aporta un aroma a vinagre, lo que limita su aplicación a salsas, donde se espera este sabor, o en aplicaciones subliminales, donde la volatilidad del ácido acético ayuda a intensificar el impacto de otros aromas, por ejemplo, en goma de mascar con sabor a uva, o en los sabores de queso. El ácido láctico aporta un aroma a crema, útil en bebidas lácteas como licuados o malteadas. También se usa ácido láctico en dulces lácteos. Los ácidos tartárico y fumárico son más astringentes que los otros acidulantes, y se usan en bebidas de uva y tamarindo, donde se espera la astringencia. Algunos acidulantes son modificadores intensos del sabor; por ejemplo el ácido málico.

No hay dos acidulantes que tengan los mismos efectos. La sensación de acidez relativa de los acidulantes a pH 3.0 y a 1.0% es muy distinta dependiendo del ácido. El ácido acético da mucha más sensación de acidez por kilo que los otros acidulantes, este es seguido del ácido fumárico, málico, láctico y tartárico. Finalmente en la escala tenemos al cítrico y fosforico. Por eso se usa el ácido fosfórico para bajar el pH de alimentos y bebidas, para mejorar la estabilidad microbiológica y al mismo tiempo proveer una sensación de acidez mínima, por ejemplo, en una bebida que contiene proteína de suero. El ácido cítrico tiene una sensación de acidez brillante y refrescante, que se disipa rapidamente. Esto es más importante en bebidas que en confitería y por eso el ácido cítrico es el acidulante principal en la mayoria de las bebidas. El ácido málico tiene una sensación de acidez más persistente que el ácido cítrico, y por eso complementa los edulcorantes persistentes, como aspartame y sucralosa. Es un modificador de sabor mucho más fuerte que los otros acidulantes. Intensifica los aromas frutales y también funciona como combinador de aromas, aun a menos de cien ppm, o partes por million.

Otra arista de este tema tiene que ver si estamos desarrollando un producto con sabor a fruta. En este caso tiene sentido considerar qué tiene esa fruta en su estado natural. Todas las frutas contienen más de un ácido, y todas contienen ácido málico. La excepción es el tamarindo, que es una semilla de vaina y no una fruta. Hasta los cítricos, que mucha gente relaciona con el ácido cítrico, contienen ácido málico. Para desarrollar un perfil de sabor auténtico de la mayoria de las frutas, tenemos que usar combinaciones de ácidos cítrico y málico. Los ácidos cítrico y tartárico tienen más impacto en la parte inicial de un perfil de sabor, y el ácido málico tiene más impacto en la parte media de un perfil de sabor. Otro punto importante es que si esta usando concentrados de fruta en un producto, entonces esta usando una combinación de ácidos, y ya tenga la ventaja de esa combinación sobre el sabor. Es posible lograr un perfil de sabor más auténtico, más natural, usando combinaciones de acidulantes, y especificamente la combinación de cítrico y málico.

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