Ученые Пермского Политеха выяснили, как улучшить качество хлорида калия в удобрениях и пищевых добавках

В производстве удобрений, буровых растворов, некоторых пищевых продуктов и лекарственных средств используют хлорид калия – белый кристаллический порошок, который на предприятиях получают с помощью переработки минерального сырья. При долгом хранении в нем образуется пыль, кристаллы поглощают влагу и слипаются друг с другом. Качество падает, и хлорид калия трудно разгружать из вагонов. Поэтому предприятия обрабатывают партию веществом, которое предотвращает слипание – антислеживателем. Однако его неверно подобранный состав может, наоборот, увеличить склеиваемость кристаллов и испортить товар. Ученые изучили причины всех этих процессов в хлориде калия и разработали рекомендации, как можно уменьшить отрицательные эффекты.

Статья опубликована в журнал «Южно-Сибирский научный вестник», № 4 (56), 2024. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Из хлористого калия делают калийные удобрения, поскольку он очень важен для растений и участвует в процессах фотосинтеза, транспортировки питательных веществ и регулировании водного баланса. В нефтегазовой и горнодобывающей отрасли его используют для буровых растворов. В пищевой промышленности он становится пищевой добавкой, которую можно найти в молоке, сливках, овощных консервах, тортах и даже колбасах. Также его добавляют в поваренную соль для ослабления «негативного» влияния натрия на здоровье человека. Поэтому очень важно сохранять качество хлорида калия на каждом этапе производства.

При хранении и транспортировке кристаллики в нем начинают слипаться (слеживаться) между собой и сыреть. Это снижает качество продукта и может сделать его непригодным для транспортировки и хранения. Антислеживатель должен снижать слеживаемость кристаллов, но если его состав недостаточно качественный, то обработка им увеличивает слеживаемость порошка КС1. А после его применения хлорид калия может поменять окраску с белого на светло-синюю. Такое изменение цвета не соответствует требованиям потребителей и вызывает сомнение в качестве продукта.

Ученые Пермского Политеха нашли способ снизить негативные эффекты от использования антислеживателей и определили причины, по которым меняется окраска порошка. Политехники проводили над хлоридом калия серию экспериментов. Для имитации условий реального производства продукт сначала нагревали, добавляли на него разные антислеживатели, а потом хранили от 1 дня до 10 – в зависимости от того, чем обрабатывали продукт.

– Обычно на производстве используют три вида антислеживателей разного состава. Результаты эксперимента показали, что при использовании вещества с плавом амина разрушение кристаллов порошка усиливается. Мы рекомендуем применять вместо него либо раствор солянокислого амина, либо водный раствор желтой кровяной соли, – рассказывает Константин Кузьминых, старший преподаватель кафедры химических технологий ПНИПУ.

– Мы также выяснили, что свойства антислеживателя с раствором желтой кровяной соли можно улучшить, если добавить мочевину (из нее делают удобрения): он дольше держится на хлориде калия, не разрушаясь на нем даже после 10 суток хранения. Помимо этого, из-за мочевины кристаллы порошка меньше впитывают влагу, а значит меньше слипаются, – комментирует Владимир Пойлов, профессор кафедры химических технологий ПНИПУ, доктор технических наук.

Для выяснения причины изменения цвета продукта после обработки антислеживателем политехники также провели ряд экспериментов. Вопрос состоял не только в том, почему меняется окраска, но и в какой момент это происходит – в процессе производства или после. Выяснилось, что порошок, изменивший цвет, загрязнен серой, которая придает ему такой синий цвет – 3,53 % масс. Однако в составе антислеживателя содержание серы значительно ниже. Это говорит о том, что порча продукта происходит не в производстве, а в процессе транспортировки или даже на складе у самих потребителей. Поэтому ученые рекомендуют хранить хлористый калий так, чтобы он не контактировал с кислотными средами, например, серной кислотой.

Ученые Пермского Политеха выяснили, что обработка порошка хлористого калия антислеживателем на основе водного раствора желтой кровяной соли позволяет максимально снизить разрушение кристаллов, что позволяет обеспечить высокие стандарты продукта.