иоксид титана (E171) — природный оксид титана, широко используемый в качестве белого пигмента благодаря своей яркости и очень высокому показателю преломления.
В пищевой промышленности он в основном используется как краситель, придающий белый непрозрачный вид таким продуктам, как конфеты, жевательная резинка, хлебобулочные изделия и молочные продукты.
E171 также используется в фармацевтике и косметике для аналогичного отбеливающего или матирующего эффекта.
Его можно найти как в пигментной, так и в наноразмерной форме, хотя нормативный статус его использования изменился в разных регионах из-за оценок безопасности.
Номер CAS: 13463-67-7
Синонимы: оксид титана (IV), диоксид титана, пигмент белый CI 6, диоксид титана (TiO₂)
Рутил (когда речь идет об определенной кристаллической форме), Анатаз (другая кристаллическая форма)
Введение
Диоксид титана (TiO₂), зарегистрированный в Европейском Союзе под кодом E171, представляет собой природный оксид титана, широко используемый в качестве белого пигмента.
Он ценится за свою яркость, высокий показатель преломления и устойчивость к изменению цвета.
Впервые обнаруженный в XVIII веке, он начал использоваться в коммерческих целях в начале XX века.
Это соединение получило повсеместное распространение в самых разных отраслях промышленности, особенно в пищевой, фармацевтической, косметической и лакокрасочной.
Такие регулирующие органы, как Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (EFSA), Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США (FDA) и Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA), уже давно считают E171 безопасным.
Однако недавние опасения относительно содержания в нем наночастиц и потенциальной генотоксичности привели к его переоценке, а в некоторых юрисдикциях — к ограничению или запрету.
Химические свойства
Диоксид титана существует в трех основных кристаллических формах: анатаз, рутил и брукит, причем анатаз и рутил являются наиболее значимыми в промышленности.
Молекулярная формула: TiO₂
Молярная масса: 79,87 г/моль
Внешний вид: Белый порошок.
Температура плавления: 1843 °C (рутил)
Температура кипения: разлагается до закипания
Растворимость: Нерастворим в воде и органических растворителях, растворим в концентрированной серной кислоте.
Высокий показатель преломления (2,5 для анатаза и 2,7 для рутила) способствует его превосходным светорассеивающим свойствам, что делает его высокоэффективным пигментом и УФ-фильтром.
Методы производства
TiO₂ производится двумя основными промышленными процессами:
Сульфатный процесс: включает обработку ильменитовой руды концентрированной серной кислотой для получения раствора оксисульфата титана, который затем гидролизуется и прокаливается.
Хлоридный процесс: преобразует титансодержащее сырье (рутил или синтетический рутил) в тетрахлорид титана (TiCl₄) с использованием газообразного хлора, который затем окисляется для получения TiO₂.
Оба процесса проходят последующие стадии очистки и микронизации для получения E171 пищевого или фармацевтического класса.
Приложения
Пищевая промышленность: E171 используется в качестве красителя в кондитерских изделиях, молочных продуктах, соусах и хлебобулочных изделиях.
Косметика: обеспечивает непрозрачность и защиту от солнца в тональных кремах, солнцезащитных кремах и лосьонах.
Фармацевтика: используется в покрытиях таблеток для отбеливания и придания непрозрачности.
Промышленное применение: широко используется в красках, пластмассах, покрытиях, керамике и бумаге благодаря своей яркости и непрозрачности.
Функциональность
Оптические свойства TiO₂ обусловлены его способностью рассеивать видимый свет, что обеспечивает высокую белизну и яркость.
В солнцезащитных кремах он выполняет функцию физического блокатора ультрафиолета.
Фотокаталитическая активность анатаза TiO₂ используется для очистки окружающей среды, но в некоторых случаях может также вызывать нежелательную деградацию.
Аспекты наночастиц
Опасения по поводу E171 в основном связаны с содержанием в нем наночастиц.
Хотя они и не созданы как наночастицы, некоторые фракции имеют размер <100 нм.
Наночастицы обладают более высокой поверхностной реактивностью, что может усиливать биологические взаимодействия, приводя к воспалению, окислительному стрессу или генотоксичности.
Регулирующие органы начали проводить различие между объемным и нано-TiO₂, что привело к расхождению правовых рамок во всем мире.
Проблемы со здоровьем и нормативные обзоры
EFSA (2021): Пришло к выводу, что E171 больше не может считаться безопасной пищевой добавкой из-за неопределенностей относительно генотоксичности.
Решение ЕС: С 2022 года E171 запрещён в пищевых продуктах на территории Европейского Союза.
Глобальная картина: контрастирует с рекомендациями JECFA и FDA, которые подтверждают безопасность при использовании в установленных пределах.
Воздействие на окружающую среду
Стойкость: TiO₂ химически инертен и не поддается биологическому разложению.
Экотоксичность: Наночастицы могут воздействовать на водные организмы посредством окислительного стресса и физического вмешательства.
Биоаккумуляция: в целом низкая, хотя долгосрочное воздействие на экосистему остается неопределенным.
Аналитические методы
Спектроскопические методы: УФ-видимая спектроскопия, ИК-Фурье, Рамановская спектроскопия
Характеристика частиц: просвечивающий электронный микроскоп, сканирующий электронный микроскоп, рентгеновская дифракция и динамический светорассеивающий спектр (DLS)
Количественное определение в пищевых продуктах: ИСП-МС и ИСП-МС отдельных частиц позволяют обнаруживать и определять размер частиц TiO₂ в сложных матрицах
Оценка и управление рисками
Оценка риска включает определение воздействия через пищу, органы дыхания или кожу и сравнение полученных данных с известными пороговыми значениями безопасности.
ДСД: Ранее не указывалась JECFA и EFSA из-за низкой абсорбции, в настоящее время пересматривается.
Меры управления: Включают изменение рецептуры, улучшение маркировки и использование альтернативных пигментов.
Общественное восприятие и реакция отрасли
После заключения EFSA от 2021 года обеспокоенность общественности возросла, что заставило многие компании изменить рецептуру своей продукции, исключив E171.
Тенденции «чистой этикетки» и защита прав потребителей ускорили этот сдвиг.
Промышленность отреагировала инициативами по повышению прозрачности, инвестициями в альтернативные технологии и более строгим соблюдением новых нормативных требований.
Альтернативы E171
Карбонат кальция: белый, но менее эффективен в плане непрозрачности.
Оксид цинка: также является блокатором УФ-излучения, но вызывает аналогичные проблемы безопасности.
Пигменты на основе крахмала: биоразлагаемые и натуральные, но часто не обладают яркостью.
Смеси без титана: часто содержат смесь природных минералов и пигментов.
Каждый вариант предполагает компромиссы с точки зрения стоимости, производительности и одобрения регулирующих органов.
Перспективы будущего
Продолжаются исследования по созданию более безопасных составов TiO₂ с уменьшенным содержанием наночастиц, покрытий для ограничения реакционной способности и пигментов на биологической основе.
Ожидаются продолжение токсикологических исследований и гармонизация глобальных правил. Инновации в отрасли и потребительский спрос будут определять будущий выбор пигментов.
ИНФОРМАЦИЯ ПО БЕЗОПАСНОСТИ E 171 ДИОКСИД ТИТАНА
Меры первой помощи:
Описание мер первой помощи:
Общие советы:
Обратитесь к врачу.
Покажите этот паспорт безопасности лечащему врачу.
Выйдите из опасной зоны:
При вдыхании:
При вдыхании выведите пострадавшего на свежий воздух.
Если пострадавший не дышит, сделайте искусственное дыхание.
Обратитесь к врачу.
В случае попадания на кожу:
Немедленно снимите загрязненную одежду и обувь.
Смыть мылом и большим количеством воды.
Обратитесь к врачу.
В случае попадания в глаза:
Тщательно промойте большим количеством воды в течение не менее 15 минут и обратитесь к врачу.
Продолжайте промывать глаза во время транспортировки в больницу.
При проглатывании:
НЕ вызывайте рвоту.
Никогда ничего не давайте через рот человеку, находящемуся без сознания.
Прополощите рот водой.
Обратитесь к врачу.
Меры пожаротушения:
Средства пожаротушения:
Подходящие средства пожаротушения:
Используйте распыленную воду, спиртоустойчивую пену, сухой химикат или углекислый газ.
Особые опасности, возникающие из-за вещества или смеси
Оксиды углерода, оксиды азота (NOx), хлористый водород
Советы пожарным:
При необходимости используйте автономный дыхательный аппарат для тушения пожара.
Меры при случайном выбросе:
Меры личной предосторожности, средства индивидуальной защиты и порядок действий в чрезвычайных ситуациях
Используйте средства индивидуальной защиты.
Избегайте вдыхания паров, тумана или газа.
Эвакуировать персонал в безопасные зоны.
Меры предосторожности по защите окружающей среды:
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать выбросов в окружающую среду.
Методы и материалы для локализации и очистки:
Собрать с помощью инертного абсорбирующего материала и утилизировать как опасные отходы.
Хранить в подходящих закрытых контейнерах для утилизации.
Обращение и хранение:
Меры предосторожности для безопасного обращения:
Избегать вдыхания паров или тумана.
Условия безопасного хранения с учетом любых несовместимостей:
Хранить контейнер плотно закрытым в сухом и хорошо проветриваемом месте.
Открытые контейнеры необходимо тщательно запечатать и хранить в вертикальном положении, чтобы предотвратить утечку.
Класс хранения (TRGS 510): 8А: Горючие, коррозионно-активные опасные материалы.
Контроль воздействия/индивидуальная защита:
Параметры контроля:
Компоненты с параметрами контроля на рабочем месте
Не содержит веществ с предельно допустимыми концентрациями на рабочем месте.
Контроль воздействия:
Соответствующие технические средства контроля:
Обращаться в соответствии с правилами промышленной гигиены и безопасности.
Мойте руки перед перерывами и в конце рабочего дня.
Средства индивидуальной защиты:
Защита глаз/лица:
Плотно прилегающие защитные очки.
Защитная маска (минимум 8 дюймов).
Используйте средства защиты глаз, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или EN 166 (ЕС).
Защита кожи:
Работать в перчатках.
Перед использованием перчатки необходимо осмотреть.
Используйте соответствующие перчатки.
Техника снятия (без прикосновения к внешней поверхности перчатки) позволяет избежать контакта кожи с данным продуктом.
Утилизируйте загрязненные перчатки после использования в соответствии с действующим законодательством и надлежащей лабораторной практикой.
Вымойте и высушите руки.
Полный контакт:
Материал: Нитриловый каучук
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Тестируемый материал: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Контакт с брызгами
Материал: Нитриловый каучук
Минимальная толщина слоя: 0,11 мм.
Время прорыва: 480 мин.
Тестируемый материал: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, размер M)
Его не следует толковать как одобрение какого-либо конкретного сценария использования.
Защита тела:
Полный защитный костюм от химикатов. Тип защитного снаряжения должен выбираться в зависимости от концентрации и количества опасного вещества на конкретном рабочем месте.
Защита органов дыхания:
Если оценка риска показывает, что использование воздухоочистительных респираторов является целесообразным, используйте полнолицевые респираторы с многоцелевыми комбинированными (США) или респираторными картриджами типа ABEK (EN 14387) в качестве резервной меры технического контроля.
Если респиратор является единственным средством защиты, используйте респиратор с подачей воздуха, закрывающий все лицо.
Используйте респираторы и компоненты, протестированные и одобренные в соответствии с соответствующими государственными стандартами, такими как NIOSH (США) или CEN (ЕС).
Контроль воздействия на окружающую среду
Предотвратите дальнейшую утечку или разлив, если это безопасно.
Не допускайте попадания продукта в канализацию.
Необходимо избегать выбросов в окружающую среду.
Стабильность и реакционная способность:
Химическая стабильность:
Стабилен при соблюдении рекомендуемых условий хранения.
Несовместимые материалы:
Сильные окислители:
Опасные продукты разложения:
Опасные продукты разложения, образующиеся в условиях пожара.
Оксиды углерода, оксиды азота (NOx), хлористый водород.
Рекомендации по утилизации:
Методы переработки отходов:
Продукт:
Предложите излишки и не подлежащие переработке решения лицензированной компании по утилизации.
Для утилизации данного материала обратитесь в лицензированную профессиональную службу по утилизации отходов.
Загрязненная упаковка:
Утилизировать как неиспользованный продукт.