ПВХ. Особое мнение

По просьбам читателей - сочинение на тему "что я думаю о ПВХ" в целом, и о полимерной глине в частности.

Самые нетерпеливые earlybird патроны уже сегодня могут узнать, чем страшна полимерная глина и почему ПВХ это и не ПВХ вовсе, а на 70% комбинация из ядрёной органической химии всех мастей и тяжелых металлов. Всем остальным читателям рекомендую запастись терпением и подождать традиционный tg-abstract на 4000 символов.

​​Ну что тебе сказать про ПВХ...

Третий по распространенности (после PE и PP) в мире пластик и при этом - один из самых неустойчивых и подверженных деструкции в окружающей среде полимеров. Все это поливинилхлорид.

Сегодня же этот популярный материал все чаще вызывает сомнения у покупателей на предмет своей безопасности. Здесь действительно есть о чем задуматься, т.к. ПВХ для приемлемой устойчивости требует целого спектра добавок - это термостабилизаторы, пластификаторы, смазки, антипирены, биоциды и еще много всего. А значит бонусом к полимеру пойдут ароматичесике соединения, тяжелые металлы, летучие токсины. Часто количество добавок может достигать 70% от общей массы полимерного композита. Токсичные добавки - это одна сторона медали. Вторая - это способность ПВК к дегидрохлорированию, т.е. к выделению хлористого водорода. Наиболее часто встречающийся вариант - термическое дегидрохлорирование. Жесткий ПВХ (гомополимер) начинает отщеплять хлорводород при температуре 70-100°C, реакция это самоподдерживающаяся, автокаталитическая. Для многих современных ПВХ композитов удалось с помощью добавок поднять температуру термодеструкции до 200-250°C.

В отличие от привычных HDPE/LDPE, PS и PP, которые терморазлагаются в одну стадию, PVC выделяет HCl примерно до 300°C, а затем начинает генерировать бензол,толуол, хлорбензол, дивинилбензол и еще "много вкусного". Интересно, что запустить процесс деструкции композита (= ПВХ с добавками) могут и кислоты, щелочи (в т.ч. привычные антисептики - ЧАСы), окислители. Чем старше ваши изделия из ПВХ, тем больше вероятность, что стабилизирующий добавки из них переместились в окружающую среду. Процесс старения протекает постоянно, притом протекает он не только для тентов большегрузов, но и для внутренних водопроводных труб. В одном исследовании был изучен химический состав воды, которая контактировала с водопроводными ПВХ трубами на протяжении нескольких суток. Результат - в воде обнаружен дибромметан, четырехлористый углерод, толуол и другие не менее "приятные" вещи. Притом концентрация токсинов росла увеличением времени выдержки воды в полимерных трубах.

Интересный факт: через стабилизаторы для ПВХ одно время проходили полихлрированные дифенилы/терфенилы. Ныне это чаще всего трансформаторное масло "совол"/"совтол"/"головакс". Эти масла в середине прошлого века считались безопасными, их просто выливали или жгли, а потом оказалось что это cупертоксикант, сильнейший кумулятивный мутагаген, с эффектом отложенным на десятилетия, мощнейший иммуносупрессор (т.н. "химический СПИД"). Есть разрозненные мнения, что до сих пор трансформаторны масла многих промышленных предприятий - это все те же дифенилы/терфенилы. Так что предположительно все мы имеем под боком невероятную по своей мощности мутагенную "бомбу" замедленного действия...

Отдельно стоит сказать и про такой ПВХ-композит как полимерная глина. Этот объект получил широкое распространение как детская игрушка и конструкционный материал для самоделок. По своей сути это дисперсия жесткого ПВХ с летучим пластификатором. Пластификатор ослабляет связи между блоками винилхлорида и позволяет полимерным цепям легко скользить друг относительно друга. После того, как изделие прогревается при температуре 100-130°C пластификатор улетучивается в окружающий воздух, а полимер приобретает жесткость исходного гомополимера. Здесь важно не перегреть поделку, потому что как правило в полимерные глины не добавляются те стабилизаторы, которые добавляются например в водопроводные трубы, а значит может запустится автокаталитическая деструкция, конечный итог которой - канцерогенная ароматика. В качестве пластификаторов используются фталаты, почти все из них являются т.н. "эндокринными ядами", т.е.
приводят к нарушениям репродуктивной функции, врожденным деформациям плода, поражениям печени и щитовидной железы и в прямом смысле одинаково хорошо "уничтожают либидо" как у мужчин, так и у женщин.

Сегодня вашему вниманию статья, посвященная продуктам пчеловодства (по крайне мере так сразу задумывалось). Но в процессе проработки фокус внимания развернулся на 180 градусов, ведь пчелы - это самое доступное, всем знакомое и достаточно питательное насекомое (популярая азиатская закуска, а не только этот ваш мед).

Слабонервным и испытывающим отцовские чувства к пчелам - статью наверное все-таки лучше не читать. В заметке я пытаюсь с точки зрения химика расставить точки над i в деле всяких "пчелиных панацей для улучшения потенции" (вроде маточного молочка, или трутневого гомогената, которые в интернет-магазинах продают за бешеные деньги). Дополнительно же предлагаю задуматься и над тем, что разводить насекомых ради еды экологичнее, да и гораздо целесообразнее чем разводить кур или тем более свиней. Про пчел и перспективные источники пищевого белка...

P.S. Если кто-то из подписчиков живет в Китае или Таиланде, сделайте LAB-66 подарок, пришлите традиционных китайских жареных пчел. Только желательно в вакуумной упаковке. А я напишу ревьюшку :) Своих жарить не хочется...

​​В ответ на статью "Неожиданные источники белка" или СТОП СТЕРЕОТИП!

Меня часто спрашивают читатели...Хотя о чем я, читатели меня вообще не спрашивали ни о съедобных насекомых, ни об альтернативных источниках белка, большинство желает держаться «от всего этого вот» подальше. Зато мой внутренний футуролог просит хотя бы словечко замолвить о том, что два самых запоминающихся насекомовода - выходцы из Беларуси. Без всякой рекламной составляющей я просто хочу рассказать об этих проектах, о том, что они делали, и как дело обстоит на 2021 год.

Первый проект - это опарыши. Идейный вдохновитель концепта - беларуский бизнесмен Игорь Истомин и его сыновья. Впервые я увидел этих червей на StartupTour в подмосковном Сколково, куда я возил свои установки для удаления ртутных паров. Недалеко от павильона, где проходил финал нашего конкурса расположились павильоны с различными проектами (вроде дрона-мотоцикла HoverBike от ОКБ «АТМ грузовые дроны»). Но самым цепляющим взгляд был парень в окружении боксов с шевелящимися опарышами. Так я и узнал, что есть существует такой необычный семейный бизнес. А улыбчивый парень - Алексей Истомин - оказался минчанином, выпускником БГЭУ.

Компания «Новые биотехнологии» (ныне - «Зоопротеин») выпустила первую партию кормового белка в 2015 году, в 2016 году продукция выставлялась на ВДНХ в Москве, в 2017 я узнал о ней увидев на территории Сколково. Позднее проект получил поддержку в сумме трех миллионов рублей от областного Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, а потом и сам стал резидентом Сколково. Основным рабочим объектом является личинка мухи Lucilia Сaesar, это обычная зелёная синантропная падальная муха. В качестве субстрата используются различные отходы животноводства и птицеводства. По прошествии пяти лет у ребят все хорошо, но фокус полностью сместился на кормовой белок. Строится завод по его производства. Пока же компания является агрегатором всего инсектопротеина от небольших производителей и ориентирована на выпуск кормов для домашних животных и рыб. Стейка из «Lucilia-протеина» все еще нет, к моему сожалению...

Второй проект - это выращивание банановых сверчков и Сергей Макаров, который в 2017 году взбудоражил медийное поле страны своими насекомыми.С тех пор Сергей с командой успел выпустить необычные глазированные протеиновые батончики «WHAT THE BUG?!» на основе энтомопротеина (одно время продавались в сети магазинов «Гиппо»), и даже предлагал через партнерский бар «Клумба» на улице Зыбицкой сверчков обжаренных во фритюре всем желающим. Я с предвкушением писал Сергею в FB в надежде что вот, вот оно, буду просить кого-то из Беларуси найти и приобрести для меня какой-нибудь «сверчковый стейк», но нет. По состоянию на 2021 год проект закрыт, официальных сверчков больше нет, а Сергей переключился на новое насекомое - муху черную львинку. Личинки и взрослые мухи абсолютно безвредны и не являются вредителями. Активно используются как источник альтернативного белка в аквакультуре, для корма животным и для производства продуктов питания для человека. Крупнейшими производителями являются компании AgriProtein (именно в них инвестировал ~$11 млн Билл Гейтс), InnovaFeed и Protix (владелец крупнейшей в мире фабрики по производству съедобных насекомых в Нидерландах). А в Беларуси, в Беларуси этим занимается не Национальная Академия наук (как хотелось бы предположить), а энтузиаст Сергей Макаров. Посмотреть как движется его дело можно здесь.

Подытоживая скажу, что беларусы, эти главные генераторы идей на пост-совецком пространстве, в foodtech индустрии новых источников белка тоже отметились. К моему прискорбию, отечественных продуктов питания с энтомонутриентами в продаже нет, да и ждать их еще долго. Придется нам и дальше довольствоваться привозными азиатскими деликатесами из насекомых. И слушать как чиновники и околочиновьичьи учёные мямлят про продовольственную безопасность, недостаток белка в животных кормах и проч «нас спасет импорт».

ОПРОС: Что вы думаете про Таиланд❓ ✈️

Был я там, Пхукет видел, ничего особенного, на один раз в отпуск - 20
👍👍 4%
Не был, про Таиланд знаю только благодаря "Бангкок Хилтон" и Николь Кидман - 93
👍👍👍👍👍 18%
Был, и с удовольствием съездил бы еще при [–] COVID-19, да [+] лишние деньги - 150
👍👍👍👍👍👍👍👍 28%
Не был, думаю нет там ничего интересного, в этих азиатских королевствах - 79
👍👍👍👍👍 15%
Надо бы съездить, там стадион Лумпини, Джайди Раджаносукчаи, пад-тай - 108
👍👍👍👍👍👍 20%
Не понимаю о чем речь, но клятвенно обязуюсь почитать Википедию - 79
👍👍👍👍👍 15%
👥 529 человек уже проголосовало.

​​Так как я почувствовал себя "novel food evangelist", то ничего не поделаешь, ловите еще одну заметку про альтернативные источник питания. На сей раз почти уверен, что эта штука не вызовет приступа ксенофобии, как сверчки или опарыши, хотя по уровню питательных веществ вполне может с ними сравнится.

В проведенном сегодня опросе в канале более половины респондентов либо уже были в Таиланде, либо так и норовят туда попасть при первой возможности. И это без учета тех, кто побоялся проголосовать из соображений безопасности (what?!). Поэтому я решил соединить приятное с полезным - приплести novel food, коснуться культуры Таиланда и рассказать про объект, который вполне может претендовать на звание короля городских вертикальных ферм и огородов на подоконнике (знаю, что многие грешат выращиванием микрозелени).

Итак, встречайте! Вольфия (Wolffia) - самое маленькое сосудистое растение на Земле, официально занесенное в Книгу рекордов. Вольфия относится к подсемейству Рясковых и считается т.н. нейстоновым организмом (нейстон - это поверхность воды, граница раздела фаз, говоря языком коллоидной химии). Из необычных характеристик, кроме размера, можно упомянуть то, что это растение при подходящих условиях способно удваивать свою живую массу за пару суток и является миксотрофом, т.е. использует разные методы питания (как, например, Венерина мухоловка, которая и фотосинтезирует как растение, и насекомых ловит, как хищник). Произрастает эта крошка не только в водоёмах тропических регионов, но и в России, в тихих небольших прудах Брянской, Липецкой, Воронежской и Курской областей. Уверен, если постараться, то можно и в Беларуси наскрести (про более южную Украину даже не говорю - там наверное только вольфия и растет).

Но технологичного обывателя вольфия скорее всего может заинтересовать по другой причине. Она очень питательна. Почти половина массы - это прекрасный белок, всего лишь немногим хуже белка из сыра. Что интересно, при понижении температуры эта уникальная кормовая фитомашина начинает производить чистейший крахмал (до 50%). Про содержание жиров, микроэлементов и витаминов даже говорить не стану, в статье есть таблица со сравнением питательной ценности массы вольфии с рисом, кукурузой и арахисом. Хотя про один из витаминов, из уважения к вегетарианцам, все-таки сказать стоит. B12, как несложно догадаться. В вольфии он тоже обнаружен и появляется там, предположительно, благодаря бактериям-симбионтам, живущим в тканях растений.

Такое вот уникальное растение обитает рядом наверное с каждым из нас (ок, за исключением читателей канала с Крайнего Севера). Хотелось бы воскликнуть "о! это новый продукт питания!", но нет. Вольфия перспективна, но отнюдь не нова. Wolffia globosa и Wolffia arrhiza столетиями активно употребляют в пищу в Юго-Восточной Азии. В Таиланде она известна как кхай-нам «khai-nam». Кхай-нам обычно считается пищей для самых бедных людей и из нее готовят блюдо фам (ผํา или แกงไข่ผำ). Для тех, кто знает тайский язык можно посмотреть ролик, для остальных я сделал небольшое толкование рецепта.

Вольфию достаточно легко культивировать дома. Владельцы аквариумов не дадут соврать. Лучше всего для "микрофермы вольфии" подходит метод горизонтального перемешивания, температура воды 18-30 °С, рН 5,8-7,4 (по микроэлементам и концентрации кислорода подробнее здесь). При педантичном подходе можно собирать до килограмма "зелени" с метра квардратого в неделю. А при скромности в питании так и вообще можно готовить себе แกงไข่ผำ каждые два дня.

Я прям представил некие воображаемые условия, где есть возможность выращивать только вольфию и делать из нее แกงไข่ผำ. Есть этот แกงไข่ผำ каждый день. Никакой вам говядины и даже жареных пчел. Только микрорастение, только แกงไข่ผำ. И усердная работа черпачком каждые 3-4 дня. Куда там той Матрица. Революция с их стейком ;)

Затравка для тех, кто вдруг решит собрать автоматизированную ферму для выращивания вольфии. Примерно так выглядит аутентичный таиландский «khai-nam» (хотя не брезгуют этим блюдом и жители Бирмы, Лаоса и т.д.). Если кратко, то ничего сложного в приготовлении нет. На рынке покупается вольфия, свиной фарш, куриные яйца, таиландская паста карри, зеленый лук, листья лайма и базилика, рыбный соус. Вольфию несколько раз промывают водой, чтобы удалить прилипшую грязь (примерно так же, как мы промываем рис для плова). Лайм, зеленый лук и перец чили крупно измельчают и перемешивают. Пасту карри обжаривают до появления аромата, добавляют в нее свиной фарш, прожаривают до готовности мяса, затем добавляют вареные яйца и заправляют рыбным соусом. Все доводится до кипения, в получившуюся массу добавляют зеленый лук, листья лайма, базилик. Все варится некоторое время до готовности и употребляется в горячем виде. Фактически, тот же пад-тай, только без тамаринда и рисовой лапши.

Приятного аппетита, фермер микрозелени!

​​Мне мало что приносит такое же удовольствие, как обсуждение особенностей составления неприкосновенного запаса дает о себе знать просхождение от какого пустынного муад'диба, а не от обезьяны. И хотя умом я понимаю, что лучший запас - это тот который есть в твоей голове/руках, но вот стоило написать про вольфию и понеслось. Очередной из периодов "ипохондрии выживальщика", спусковым крючком для которых служат всякие катаклизмы. В 2020 году коронавирус сублимировался в две статьи: Резервный запас продуктов для вегетарианца (на случай ЧС) и Немецкая памятка на случай коронавируса. Сейчас вот увидел одну фотографию с западной границы Беларуси - и опять началось.

А что на фотографии то (помимо несчастных тех мигрантов). На фотографии сушки. А сушки, напомню, это традиционный способ долгосрочного сохранения продуктов. Традиционный для скажем восточных славян. Потому что у армян "сушки" - это лаваш (тот в котором только мука, вода, соль). Его засушивали, и складывали в большую стопку, которая могла хранится годами. Перед употреблением пластины слегка смачивали водой, обматывали влажным полотенцем и через минут 20 лаваш приобретал прежние свойства. У евреев в роли НЗ долгосрочного хранения выступает маца - только мука и вода. У узбеков есть особые лепешки, которые расписывают как тарелки и хранят в виде украшений на стенах. Они могут висеть многие годы, а когда наступает "черный день", протираются от пыли, разламываются и опускаются на короткое время в воду или бульон, и готовы к применению.

Такие вещи можно считать оптимальным видом продуктом долгосрочного хранения. Главный враг здесь только влажность и насекомые. От них, в принципе, достаточно просто избавится герметизацией и упаковкой. Но эта тенденция не распространяется на различные крупы, которые даже будучи упакованными все равно через какое-то время теряют свои свойства и становятся не пригодными для употребления в пищу. Это связано с окислением (по двойным связям) содержащихся с злаках жиров (процесс прогоркания). Ускоряется этот процесс в присутствии ферментов липаз, повышенной температуры вкупе с влажностью, щелочного рН, кислорода и ультрафиолета. С основными инициаторами прогоркания можно с грехом пополам бороться с помощью погреба/упаковки и проч. Со всеми, кроме кислорода воздуха, который вездесущ и проникает сквозь многие защитные материалы/полимеры и т.п., не поможет "ни вакуумная упаковка, ни копчение" :)

Единственное, на мой взгляд, работающее на сегодняшний день решение - это использование активных поглотителей кислорода, которые помещаются в пакеты с крупами или мучными изделиями (хотя вполне могут использоваться и для сушеных овощей, специй и т.п.). Т.е. если изначально взять для хранения крупу, которая содержит минимум жира (рис, перловая крупа, кукурузная крупа, пшеничная крупа или полба, ячневая крупа, овсяная крупа) и скомбинировать ее с поглотителями кислорода, то вполне можно добиться хранения продуктов на протяжении десятилетий, без изменения их пищевых свойств.

Что из себя представляют поглотители кислорода для долгосрочного хранения пищевых продуктов и как они работают - в следующей заметке.

​​Не знаю, задумывался ли кто-то когда-либо о том, каковы основные механизмы порчи продуктов. Большинство скорее всего скажет "бактерии/плесень". Хорошо, 50% правды в этом утверждении имеется, но если отбросить наших маленьких друзей в сторону, то в чистом статистическом остатке будет прогоркание жиров и ферментативное побурение. На дворе осень, только что собраны овощи и фрукты, грех не черкнуть пару слов про ферменты. Думаю информация эта может быть кому-то полезной и выступит своеобразным intro к находящийся в разработке статье о поглотителя кислорода.

Итак, ферментативное потемнение/побурение (англ. enzymatic browning) - это процесс, который наблюдается не только у фруктов/овощей, но даже у морепродуктов (креветки, лангусты и крабы). Фактически, это естественный природный процесс ("природа рисует"). В качестве основы для "красок" на растительном "холсте" выступают уже знакомые моим постоянным читателям полифенолы. А в качестве "кистей" выступают различные ферменты, для которых полифенолы являются субстратом. Потемнение разрезанных и подвергающихся воздействию кислорода воздуха яблок/картофеля/помидоров - это все ферментативное побурение (а не "железо окисляется", как вам рассказывают из телевизора/бабушка на даче).

В качестве инициатора механизма ферментативного потемнения может выступать любой процесс, вызывающий разрушение растительных клеток. ля растения созревание означает готовность семян и плодов к распространению. В плодах растений, по мере их созревания мембраны в клетке начинают ослабевать за счет растворения пектина. Происходит расщепление элементов клеточных стенок (пектиназа и пектинэстераза растворяют стенки клеток и смягчают фрукт), гидролиз крахмала (амилаза превращает крахмал в олигосахариды), исчезновение органических кислот и фенольных соединений, в том числе таннинов (гидролаза гидролизует хлорофилл, из-за чего кожица начинает тускнеть) и накопление сахаров.

Старение овощей и фруктов - это исчезновение упорядоченной клеточной структуры. Нарушение целостности клеточной мембраны позволяет фенольным соединениям (таким как тирозин, или например, дофамин) в вакуоле клетки вступать в контакт с ферментами вроде полифенолоксидаз. Полифенолоксидазы - это широко распространенные в природе ферменты, впервые обнаруженные в грибах. Они находятся в пластидах и хлоропластах растений и выполняют защитную функцию.

В присутствии кислорода воздуха упомянутый фермент катализирует первые стадии биохимического превращения фенольных соединений с образованием хинонов, которые потом полимеризуются с образованием темных нерастворимых полимеров - меланинов. Меланины образуют защитные области, обладающие антимикробными свойствами, и предотвращают возникновение и распространение инфекции в тканях растений.

Полифенолоксидаза катализирует две основные реакции: гидроксилирование и окисление. Обе реакции используют молекулярный кислород (воздух). Реакция зависит не только от наличия воздуха, но и от pH (кислотности) - ферменты не работают в кислотных (рН <5) или щелочных (рН> 8) условиях. Так что, чтоб сохранить продукт с огорода нужно либо инактивировать неким образом фермент (заморозить, нагреть или т.п.) либо удалить некоторые компоненты (хотя бы кислород) из реакции.

Например для бананов лучшими способами предохранения от ферментативного потемнения будет погружение в антиоксидантный раствор и выдержка в нем на протяжении 2 минут. Состав раствора: хлорид кальция 1%, аскорбиновая кислота 0,75%, цистеин 0,75% (другие способы). Для яблок для предотвращения ферментативного потемнения нужно либо погрузить яблочко в раствор 1% аскорбиновой кислоты и затем обработать ультразвуком с частотой 40 кГц либо погрузить плод в раствор 0,5-1% аскорбиновой кислоты + 0,1-0,5% цистеина + 0,005-0,02% гексилрезорцина и покрыть пчелиным воском. Имеются рецепты борьбы с побурением и для картошки, чеснока, авокадо. Но навряд ли вам о них расскажут повара с youtube ;)

​​Второй важный "внутренний" вредитель наших кладовых и каморок - это прогоркание (англ. rancidity). По своей сути это процесс окисления и/или гидролиза жиров и масел, который, во-первых, приводит к образованию вредных реакционоспособных продуктов, а во-вторых позволяет образовавшимся полупродуктам реагировать c белками, сахарами, пигментами и витаминами, ухудшать вкус/запах продуктов и уменьшать питательную ценность.

Прогоркание можно условно разделить на три подвида: гидролитическое, оксидативное и ферментативное. Гидролитическое прогоркание - это гидролиз жиров до глицерина и свободных жирных кислот (в принципе процесс аналогичен образованию мыла). Под воздействием высоких температур, повышенной влажности, щелочного рН происходит частичный или полный гидролиз эфирных связей липидов. Этот тип прогорклости довольно часто встречается в эмульсиях (масло, маргарин, сливки). Ферментативное прогоркание - это то же гидролитическое, но инициаторами выступают ферменты (как правило микробные) липазы. И самый распространенный и действенный процесс - это окислительное прогоркание. По сути это реакция окислительной деградация липидов, происходящая под действием свободных радикалов. Именно этот механизм является главным поражающим фактором при радиоактивном облучении (убивает не радиация, убивает "оксидативный стресс" после радиолиза воды в клетках). Именно с перекисным окислением липидов борются все ваши зеленые чаи, витамины и БАДы, направленные на защиту от старения и гепатопротекцию ("народно-печеночная" расторопша). С пероксидами с различной эффективностью борются и пищевые антиоксиданты (стабилизаторы/антиокислители) во всевозможных продуктах.

Свободные радикалы образуются в результате реакции ненасыщенных жирных кислот (те самые "из каждого утюга" омега-3, омега-6) с молекулярным кислородом в присутствии ионов металлов (Fe/Cu), перекиси водорода, ультрафиолета. На первой стадии окисления возникают гидропероксиды, которые в дальнейшем превращаются в альдегиды, кетоны, кислоты и других низкомолекулярные летучие вещества.

В каждом конкретном случае механизмы реакции и скорость их протекания (= скорость окисления) зависят от состава жирных кислот, присутствия прооксидантов/антиоксидантов, от типа липидов (триацилглицериды, диацилглицериды, фосфолипиды etc.), от условий хранения (температура, свет, доступность кислорода и влажность). Во многих случаях, особенно если речь идет про легкоокисляющиеся жиры, для инициирования окисления нет нужды в ультрафиолете или радиации, вполне хватит и кислорода воздуха да комнатной температуры (а то и гораздо ниже комнатной - многие продукты окисляются при хранении в холодильнике и замораживании). Этот процесс еще называется самоокислением или автоокислением. Подвержена ему не только еда, но промышленные смазочные масла, топливо, СОЖи. Самоокисление также является одной из причин старения полимеров и разрушения изделий из каучуков.

Для многих продуктов, представляющих собой смесь компонентов можно использовать антиоксиданты. Но для объектов, которые нельзя с чем-то смешать - единственная надежда это поглотители кислорода. Несмотря на то, что в последнее время все чаще производители упаковочных материалов стараются соединить приятное с полезным и вводят в сугубо полимерные пленки дополнительные функциональные слои, способные связывать кислород, как таковая адсорбция кислорода все еще является rocket science (=пока украсть не смог) для нашего китайского друга, и купить такие штуки можно разве что на ebay. Хотя рынок этого направление растет семимильными шагами каждый год.

To be continued...

​​OXYGEN SCAVENGER/АДСОРБЕР КИСЛОРОДА

Надеюсь, прочитав предыдущие заметки читатель осознал, насколько все печально в мире традиционной упаковки. А если осознал, то значит готов воспринимать информацию про упаковку завтрашнего дня. Ту, которая способна сама поглощать кислород, главную причину почти всех химических процессов приводящих к порче продуктов питания.

Что же представляет из себя этот таинственный поглотитель кислорода? А по сути ничего сложного, любое вещество, способное легко окислятся - это почти готовый адсорбер кислорода. Первым таким "устройством", запатентованном в США еще в 1896 году был пузырек со щелочным раствором пирогалловой кислоты, который погружался в герметичную стеклянную емкость, требующую "обескислороживания". В тех пор особенно ничего не изменилось, галловая кислота до сих пор может использоваться для связывания кислорода. Правда используется она редко, ибо достаточно дорога. Не меньшей эффективностью обладают доступные и простые химические реактивы, вроде элементарного железа, оксида железа (II), аскорбиновой кислоты и ее солей, полиненасыщенных жирных кислот с катализаторами из переходных металлов, тиосульфаты, гидросульфиты и множество других (см. таблицу).

Некоторые из соединений могут начинать поглощать кислород сразу после контакта с кислородом воздуха при комнатной температуре и наличии хоть какой-то влажности. Некоторые требуют предварительной активации (например, с помощью ультрафиолета или магнитного поля). Самый распространенный на сегодняшний день тип адсорбера кислорода - это адсорбер на основе мелкодисперсного железа. Эффект связывания кислорода достигается благодаря абсолютно всем знакомого ржавления (коррозии) железа на влажном воздухе. В этой химической реакции расходуется кислород и вода (на 1 г железа - 300 см3 кислорода и 0,5 г воды). Т.е. в простейшем применении порошкообразное железо в проницаемой для воздуха и паров воды упаковке - готовый защитник продуктов от окисления. На практике к железу добавляют различные добавки. Например галогениды щелочных металлов, как активаторы. Или, в случае адсорберов для сухих продуктов, цеолиты выступающие донорами воды для реакции ржавления. В состав поглотителя может входить даже активированный уголь, чтобы связывать (как, что и почему - смотрим здесь) летучие органические молекулы и удалять возможные источники посторонних запахов.

На мое удивление, китайский иннопром пока еще не наладил масс-маркет производство адсорберов кислорода, то в статье, помимо описания различных вариантов я набросал и простенькую инструкцию по изготовлению таких "устройств" самостоятельно. Затраты минимальны (железо да соль), а в деле долгосрочного хранения легко окисляющихся продуктов - огромное подспорье.

В каком случае адсорбер вам точно пригодится:
- в случае если нужно сохранить ароматы, вроде свеже обжаренного кофе, специй, или продуктов со специями;
- в случае если нужно предотвратить окисление жирных продуктов, например орехов,сушеного/вяленого мяса, сыров;
- в случае если необходимо долгосрочное хранение легко окисляющихся медикаментов.

Ну и конечно же при упаковке круп в НЗ на долгосрочное хранение steanlab™ настоятельно рекомендуэ закидывать адсорбер кислорода (хоть DIY, хоть заводской) в любую PET-бутылку или куда вы засыпаете это все с пшеном и другими злаками, богатыми на жиры.

​​🍒🥝 🍋🍆🍎🥒🍊🥑🍐🍍🍇🍌🥭🍉🍓🍅

"бойцам климатерия" посвящается...(= всем кто хранит огурцы в одном пакете с помидорами)

Казалось бы, кислород поглотили и все? А ведь есть еще что сказать и про ферментативное побурение и старение/овощей и фруктов.

Чаще всего в перезревании виноват этилен (молекулы на картинке), простейший представитель растительных фитогормонов. Боятся этилена не стоит, так как его синтезируют все растения (+грибы). Особо высоким содержанием этилена отличаются созревающие плоды (в яблоках бывает до 2500 нл этилена на грамм сырой массы). Этилен контролирует в растениях множество процессов, в т.ч. возникающих при стрессовых воздействиях (затопление, охлаждение яблоки в холодильник или высокие температуры, патогены, засуха). Именно поэтому часто этилен еще называют стрессовым гормоном.

У некоторых фруктов обработка плодов этиленом активирует его синтез и вызывает еще большее повышение содержания этого гормона в тканях при созревании (автокаталитическая реакция).

Примерами таких, т.н. климактерических плодов, являются 🥝 киви, 🍎 яблоки, 🍐 груши, 🍌бананы, 🥭 манго, 🍑 персики, 🥑 авокадо, 🍅томаты, ХУРМА (полный список - здесь). Разница "мощности" → таблица.

Этилен не работает в случае цитрусовых (🍋/🍊), 🍇винограда, 🍒 вишни, 🍍ананаса, 🍓клубники, 🍉арбуза, 🎃тыквы, 🥒огурца, 🍆баклажана (полный список - здесь). Такие плоды принято назвать неклимактерическими.

Климатерическими можно считать и срезанные цветы, а также комнатные растения. Поэтому, комбинация букета роз и подноса с фруктами в закрытом помещении = max скорость старения и увядания роз. Но с другой стороны, теперь вы знаете как заставить быстрее назреть, например, зеленые помидоры. В пакет вместе с зелеными бананами их!

Что же можно сделать с этиленом с точки зрения химика (про лайфхаки с холодильником, фольгой и проч "тысячи их" говорить даже не стану). Адсорбировать&окислять! Из-за своей двойной связи этилен является очень реакционноспособным соединением. В качестве поглотителей могут использоваться активированные угли, целиты, бентониты, фуллерова земля, силикагели и проч. Способны связывать этилен и пропиленгликоль, гексиленгликоль, сквален (из масла зародышей пшеницы например).

Наиболее эффективный способ удаления этилена - комбинация адсорбента с катализатором. Примером может служить активированный уголь пропитанный, например, смесью 15% бромата калия и 0,5 М серной кислоты. В качестве каталитических окислителей для пропитки пористых адсорбентов (а основном, силикагеля) могут использоваться также дихромат калия, перманганат калия, нитрат серебра. Самый распространенный сегодня промышленно выпускаемый поглотитель этилена - это "марганцовка" KMnO4 иммобилизованная на инертном носителе с большой площадью поверхности, вроде силикагеля (о чем намекает фиолетовый цвет шариков, см. картинку).

Еще один популярный способ удаления этилена - это цеолиты или глины, которые вкладываются в ящики с фруктами овощами. Чаще всего поглотитель представляет собой бентонит в полиэтиленовом пакете. Теоретически, для достижения такого эффекта можно использовать практически любой высокодисперсный материал. Японский бренд поглотителей этилена Orega, например, содержит мелкопористый композит, состоящий из пемзы, цеолита, активированного угля, кристобалита и клиноптилолита, смешанных с оксидом металла. Поглотитель компании Nissho and Co. состоит из синтетической пленки или волокнистого материала, в которых иммобилизирован измельченный коралл.

Так что продлить (в разумных пределах) жизнь овощей и фруктов, снижая концентрацию этилена - вполне под силу каждому. И для этого даже не нужно покупать ничего на aliexpress. Просто держите в емкости с плодами пористые материалы (ту же фуллерову землю, цеолиты, бентониты - где взять смотреть статью Когда молчит Водоканал. Эффективная очистка питьевой воды в домашних условиях), ну или делайте высокотехнологичный поглотитель, пропитывая уголь/диатомит в растворе марганцовки.

​​Часто плесневеет хлеб? Заметка для вас

Новый старый друг. Я с ностальгией вспоминаю первую половину 2020 года, когда в Беларуси остро ощущался недостаток этилового спирта (как антисептика). Даже бывалые алкоголики не спешили принимать спирт внутрь, экономили его для наружного применения. С тех пор все поменялось, спирт снова стал чем-то обыденным и "время чудес" прошло.

Сейчас, как и в доковидные времена, спирт традиционно используется как средство для стерилизации или дезинфекции поверхностей. Напомню, что в высоких концентрациях (60-75% об. ) этанол действует против вегетативных клеток микроорганизмов, денатурируя белок протопласта (в статье описано как и за счет чего). При этом даже более низкие концентрации спирта (5-20% об. ) обладают защитным действием от некоторых патогенных микроорганизмов на продуктах питания.

В микробиологических in vitro испытаниях 4-12% об. этанол эффективен для борьбы с плесневыми грибами Aspergillus и Penicillium, с 10+ видами бактерий, включая S. aureus (золотистый стафиллококк) и E. coli и с вредными видами дрожжей. Большинство плесеней подавляется 4% этанолом, дрожжи более устойчивы и требуют 8% этанола. Для ингибирования S. aureus нужен 12% этанол, хотя с уменьшением количества влаги в продукте, эта концентрация снижается (более низкие концентрации этанола подходят для пищевых продуктов с низким содержания воды).

Особого внимания заслуживает "дезодорирующий" эффект спирта на хлебобулочные изделия. Еще в 1970-х годах проводились исследования, в которых срок хранения пиццы можно было продлить до 20 недель, за счет распыления на изделие 95% раствора этанола и последующей упаковки в большой незапечатанный полиэтиленовый пакет. Аналогичный эффект наблюдался и для хлеба/тортов (95% этанол в количестве 0,5-1,5% от веса продукта). В 2020 году мне повезло, и я встретил и в Беларуси такое "консервированное спиртом" хлебобулочное изделие (на картинке).

Еще дальше пошли японцы, придумав т.н. генераторы паров. Они содержат абсорбированный или инкапсулированный в пористом носителе этанол. Порошок этот запаян в пакеты из пленок с селективной проницаемостью (для быстрого/медленного высвобождения паров этанола). Таблица проницаемости различных полимеров для паров спирта - здесь.

Наиболее известные генераторы паров этанола - это системы Ethicap или Antimold 102, производимые компанией Freund Industrial Co., Ltd. . Ethicap состоит из пищевого спирта и воды (55% и 10% по весу) адсорбированного на порошке диоксида кремния (35%). Пропитанный спиртом, этот аморфный силикагель упакован в саше из ламинированной бумаги/сополимера этилвинилацетата. В Японии также используется еще один интересный генератор паров - Negamold, объединяющий в себе источник этанола и адсорбер кислорода. Правда из-за того, что этот продукт выдает гораздо меньшую концентрацию спирта, он используется реже.

Мораль истории следующая. Если вы устали от того, что хлебобулочные изделия очень быстро плесневеют - используйте пары спирта для борьбы с грибами.Если вы не планируете хранить хлеб месяцами, то и искать что-то похожее на японские Ethicap/Negamold нет смысла. Достаточно будет герметичного пакета и пропитанной >55% об. этанолом ваты. Все сказанное актуально и для круп/подобных продуктов, с той только поправкой, что спирт не спасет ни от ферментативного побурения, ни от окисления липидов.

​​Что протестующему беларусу - хорошо (лечебно/полезно), то бедному мигранту - смерть

Недавно беларуская химическая наука поднялась из пепла. Поднялась она для того, чтобы заклеймить позором польских пограничников, которые со своими водометами против бросающих камни мигрантов ну прям "как нацисты со своим циклоном-Б". Давайте же вместе посмотрим, что интересное скрывается за несвязным потоком данных условно официальных анализов воды из польских водометов.

Вашему вниманию 🆓 votum separatum/особое мнение от независимого химика.

​​Наше "радоновое" голосование можно считать свершившимся. По его результатам я понял что больше всего интересует читателя и постараюсь про это рассказать. Так что, начинаем серию историй про радон.

Вводно-справочная информация

Радон - это одноатомный инертный газ без цвета и запаха. При стандартных условиях его плотность (9,73 кг/м³) примерно в 8 раз превышает плотность воздуха на уровне моря (1,217 кг/м³). Это один из самых плотных газов при комнатной температуре и самый плотный из всех инертных газов. По сравнению с другими инертными газами радон лучше всех растворяется в воде. Кроме того этот газ достаточно легко адсорбируется тканями, бумагой, активированным углем и силикагелем, растворяется в маслах и из раствора в воде активно переходит в лед при замерзании, образуя клатраты. Радон образует устойчивые клатраты с рядом других молекулярных соединений, например, хорошо известен и применяется в "радоновой медицине" клатрат радона с глюкозой.

Радон является дочерним продуктом распада радия-226, который в свою очередь возникает при распаде урана-235, урана-238, тория-232. А так как упомянутые изотопы присутствуют практически во всех горных породах, то и радон присутствует везде.

Почему вдруг такое внимание этому инертному газу. А потому хотя бы, что согласно оценке Научного комитета по действию атомной радиации ООН, радон-222 и его ДПР определяют примерно 2/3 годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно 1/2 дозы от всех источников радиации вообще. Как практически единственный из природных радионуклидов, присутствующих в окружающей среде в виде газа (не считая трития и радиоуглерода), радон практически полностью формирует дозу облучения изнутри наших легких.

Легкие человека - это орган с высокой радиочувствительностью (из-за постоянно обновляющегося эпителия альвеол), поэтому риск рака легких при их облучении примерно втрое выше, чем общий риск онкологии при равномерном облучении тела. После распада радона, его дочерние продукты распада накапливаются в легочной ткани и постоянно облучают ее альфа-частицами с огромными энергиями (от 5 до 10 МэВ). Т.е. если использовать аналогию, обычная, всем привычная гамма-радиация - это пулька из детской пневматической винтовки, а альфа-радиация при распаде радона - это выстрелы из крупнокалиберного танкового пулемета.

Даже относительно невысокие уровни концентрации радона cразу же отражаются на уровне заболеваемости раком легких. По утверждению US Public Health Service, радон является второй после курения причиной заболеваемости опухолями этой локализации. При концентрации радона в воздухе ~200 Бк/м³ дополнительный риск заболеваемости раком легких составляет 220 случаев в год на 1 млн человек и линейно возрастает с увеличением содержания радона. Для сравнения, риск рака легких для некурящих и курящих составляет 34 и 590 случаев в год на 1 млн человек.

Существует также мнение, что радон, помимо хорошо известных стохастических эффектов, провоцирует также сердечно-сосудистые заболевания. Однако достоверных подтверждений пока нет. Как бы то ни было, бесспорно одно - радон является на настоящий момент самой главной проблемой защиты населения от радиоактивной угрозы. Особенно это относится к некоторым регионам, где радон активно выделяется из недр Земли и его концентрация в подвалах и на первых этажах зданий чрезвычайно велика. Это единственная радиационная угроза, одинаково актуальная для всего мира.

Продолжение следует...
Under construction статья - здесь

​​Подраздел: источники радона. Лечение в радоновых ваннах

Чудны чудовищны дела на пост-советском пространстве. Одни переживают про то, что вода может содержать огромные количества радона и принимая ванну каждый раз опасаются себе повысить радиационный фон в квартире, другие же целенаправленно ищут такие ванны и норовят в них залезть, да еще за огромные деньги.

Несмотря на то, что почти официально говорится "радоновая ванна=плацебо, подтверждений эффекта нет" и существует куча описаний последствий альфа-облучения легких и слизистых, санатории предоставляющие услуги "чернобыля для отдельно взятого человека" все так же существуют, более того - процветают и не имеют отбоя от посетителей (в основном пожилых людей). Копи, бабушка, деньги несколько лет, чтобы получить свои 0,4 бэр (4 мЗв). Кстати обслуживающий персонал в "радоновых санаториях" может хватануть up to 30 бэр (300 мЗв) за год, что кстати выше допустимого уровня облучения, принятого для работников атомной промышленности.

Как следует из рядов распада, основной тип ионизирующих частиц в случае радона - это альфа-частицы, «живые» ядра атомов гелия. Пробег α-частиц в веществе зависит от их энергии и от природы вещества, в котором они движутся. В среднем в биологической ткани он составляет ~40 микрометров (= глубина нескольких клеток эпидермиса). Из-за массивности частиц и относительно большой энергии они движутся по прямолинейным траекториям и сильно ионизируют все вокруг. Удельная ионизация составляет примерно 40 000 пар ионов на 1 см пробега (на всей длине пробега может создаваться до 250 тысяч пар ионов). Альфа-частицы не представляют никакой опасности внешнего облучения. Их легко удалить с одежды и кожи рук. Но совершенно другая картина наблюдается если источники этих излучений каким-то образом проникли сквозь защитные барьеры организма внутрь - при вдыхании воздуха с радоном и его продуктами распада, с зараженной ионами урана водой, через слизистые оболочки и кожу (наличие открытых ран).

Альфа-излучение является наиболее разрушительной формой ионизирующего излучения. Повреждение хромосом альфа-частицами может быть в 1000 раз больше, чем вызванное эквивалентным количеством гамма- или бета-излучения. Т.е. например вдыхаемая доза альфа-частиц представляет такой же риск, как и в 20 раз более высокая доза гамма-излучения полученная за счет проникающего излучения. Вот и представьте, чем вам может обернуться "отпуск в санатории "Радон". Неплохо последствия описаны в RU Wikipedia, дескать "условный сиюминутный эффект - уменьшение суставных болей и проч. - может быть оплачен очень тяжелыми последствиями в будущем (онкология, генетические повреждения)". У пожарных тушивших ЧАЭС тоже были мгновения ремиссии :'(

Лайфхак: для получения импровизированной радоновой ванны совсем не нужно ехать в "далекую белоруссию" и искать в лесах около г.п. Дятлово санаторий α-Радон. Достаточно промокнуть под дождем (особенно хорошо это делать там, где под землей находятся месторождения гранитов, фосфоритов и других горных пород описанных в статье). Продукты распада радиоактивного газа (²¹⁴Bi, ²¹⁸Po, ²¹⁴Pb, ²¹⁴Po, ²¹⁰Pb) неотделимо сопутствуют радону в воздухе. Дождь уносит эти пылевидные радионуклиды из воздуха и вода приобретает радиоактивность с периодом полураспада ~25 минут. Многие начинающие дозиметристы обнаруживают эту радиоактивность, протирая тряпкой любую поверхность под дождем и замеряя потом эту тряпку дозиметром. Аховые показания при этом многие принимают за последствия Чернобыльской катастрофы, Фукусимы или признаки какой-нибудь аварии на БелАЭС. На самом деле причина этому в 99% случаев все тот же радон ²²²Rn. С ним же на 1/2 связано увеличение радиационного фона во время сильных дождей. Вторая 1/2 приходится на рассеяние космических мюонов на каплях дождя с образованием вторичных электронов и тормозного гамма-излучения, но это совсем другая история.

Подробности/цифры/ссылки - смотрим в статье

Всем поклонникам радиобальнеолечения и радоновых ванн чтиво на ночь...

Необычная треш книга от Товарищества парфюмерной фабрики провизора А.М. Остроумова (1907 год). Книга небольшого размера, посвящена отвлеченным рассуждениям московского провизора о перспективах использования радия (и его солей) в косметологии и медицине. Очень "бодренькая" книга

p.s. бога ради, вы ж ее воспринимайте как книгу 1907 года (= прошло всего лишь 9 лет после открытия радия Пьером и Марией Кюри), а не как руководство к действию. Надеюсь радонотерапевты НЕ возьмут ее на вооружение. В качестве дополнительного материала рекомендую душераздирающую историю про "радиевых девушек".

Раз уж я упомянул про "радиевых девушек", будет правильным сослаться и на книгу про эту жуткую историю. Называется она "Radium Girls. Скандальное дело работниц фабрики, получивших дозу радиации от новомодной светящейся краски". Автор журналистка Кейт Мур рассказывает про трагедию, развернувшуюся в 1920-1940-х годах в США на производстве светящейся краски (ныне широко известной в узких кругах как СПД). В сообщении книга в виде fb2, версии в формате epub и mobi прикреплены к основной статье. Для тех кто предпочитает смотреть, а не читать - существует одноименный фильм. Вполне себе пособие начинающего радиофоба

​​Подраздел: источники радона. Вода и вОды

Если кто-то думал, что на курортно/санаторных ваннах история любви радона к воде закончится, то он ошибался :) Мы пойдем дальше. Надеюсь, что фильм/книга из предыдущей заметки подогрел интерес и к радию, и к его дочернему продукту - радону.

Тезисно для читателей LAB-66 повторю то, что в статье уже могли прочитать patreon-подписчики. Тезис первый: радон лучше всех остальных инертных газов растворяется в воде (~250 см³ радона в литре воды). Тезис второй: радон образуется в результате распада урана (²³⁵U, ²³⁸U), радия (²²⁶Ra), тория (²³²Th). Тезис третий: больше всего упомянутых радиоактивных ионов в таких горных породах как фосфориты, битуминозные сланцы, гранитоиды, углеродисто-кремнистые сланцы (другие минералы - здесь, радионуклиды в техпроцессах - здесь, радионуклиды в минеральном сырье - здесь).

На практике вода из подземных водоносных слоев, в зависимости от горных пород, через которые она проходит, может содержать от 20 до 44 000 Бк/м³ (1 Бк = 1 распад в секунду = 27 pCi /пикокюри/) радона. Максимумы содержания приходятся на скважины/колодцы/родники, собирающие воду из водоносных слоев проходящих в гранитах или других породах, содержащих радий (см. таблицы по ссылкам выше).Количество растворенного радона разнится в зависимости от географического положения скважины, ее глубины и температуры воды - при. нагревании растворимость инертных газов в воде уменьшается и тем значительнее, чем инертный газ тяжелее. Самая холодная вода = наиболее богата на радон.

Считается, что радон из воды - это примерно 2% от общего количества радона в помещении, хотя в случае радоноопасных регионов водопровод наоборот считается сильнейшим источником эмиссии, если вода для него берется из артезианских скважин. Выделение радона из воды происходит тем интенсивнее, чем выше площадь контакта с атмосферой и чем выше температура воды. На мытье посуды и использование душевой приходится до 98% эмиссии. Если считать, что в среднем в каком-то хозяйстве используется 1000 л воды/день, то в воздух помещения будет попадать примерно 60 pCi/сек на каждые 10 000 pCi/л радона в воде. Во время приема душа концентрация радона в помещении может подняться с 50-100 Бк/м³ до нескольких килобеккерелей на кубический метр (т.е. концентрация радона возрастает в тысячи раз). Здесь упомяну цифры из исследований проведенных в Финляндии, когда при so so уровне радона в комнатах (150-200 Бк/м³), в кухне его его уровень достигал 3000 Бк/м³ , а в ванной комнате — до 8500 Бк/м³.

Интересный источник радона - это и различные минеральные воды, особенно из горных районов («Боржоми», «Нарзан» и другие, ибо сильно насыщенная минералами вода и радон как правило неразлучны). В начале 20 века маркетологи делали на этом особый акцент, на радиоактивности (см. картинку к заметке). Сейчас, в послечернобыльское время, такой рекламы конечно не встретишь. Но ионы радиоактивных металлов никуда не делись, ведь у радия (²²⁶Ra) период полураспада 1602 года, не говоря уж про уран, где ²³⁵U - 0,7 млрд лет, а ²³⁸U - вообще 4,4 млрд лет. Так что "лечить" минеральные воды будут еще долго.

Хорошая новость в том, что аэрация (барботаж воздуха сквозь слой воды и другие методы) может серьезно, min на порядок, снижать содержание радона в воде. Помимо аэрации очистка воды от радона возможна с применением различных адсорбентов. Ведь основная цель очистки воды от радона - предотвратить его попадание в помещение. А что касается употребления воды с радоном внутрь, то кипячение ее в открытой посуде мгновенно снижает концентрацию радона в ней почти до нуля. Работает и выстаивание, причем это касается как минеральной/родниковой воды, так и обычной воды из-под крана. В общем и целом выходит, что в случае вкусовых качеств и автономности артезианские скважины выигрывают у открытого водозабора, а вот в случае радона - очень сильно проигрывают, особенно в радоноопасных районах (о них отдельная заметка).

Посвящается всем друзьям, приятелям и подписчикам из Казахстана...

Устал - отдохни. Но тогда ты никогда не будешь вождем мировой революции - говорил Че Гевара, и был безусловно прав. Вот и я, в ожидании важных-нужных технических документов решил от радона немного отдохнуть. И накропать очередную medium-публицистику. На сей раз посвящена она казахам и одному интересному пищевому продукту долгосрочного хранения...