АзовСинтезСтеарат кальцію чи стеарат магнію: котрий антиспікач і стабілізатор куди
Два білі порошки, майже однакова назва, обидва в реєстрі харчових добавок стоять антиспікачами: кальцієвий під кодом E470a, магнієвий під E470b. Звідси й плутанина в заявках. Але метал у молекулі розводить їх по різних цехах. Стеарат кальцію сильніше зв’язує кислоту, тому він стабілізатор ПВХ і акцептор каталізатора в поліолефінах, а заразом дешевий антизлежувач добрив і технічних порошків. Стеарат магнію краще ковзає при малій дозі, тому його місце там, де порошок треба спресувати або зробити сипким у харчовому та фармкласі: таблетка, пресована пудра, БАД.
Обидві марки лежать у нас на складі, тож підігравати одній тут нема сенсу. Нижче паспортні цифри обох, механізм, який ставить кожну на своє місце, і межі, за якими підміна коштує партії.
| Показник | Стеарат кальцію | Стеарат магнію |
|---|---|---|
| CAS | 1592-23-0 | 557-04-0 |
| Харчовий індекс | E470a | E470b (E572) |
| Вміст металу | CaO 9,0–10,0% | Mg 4,0–5,0% |
| Температура плавлення | 150–160 °C | 120–140 °C |
| Насипна щільність | 0,22–0,28 г/см³ | 0,25–0,32 г/см³ |
| Вологість | не більше 3,0% | не більше 4,0% |
| Головна роль | акцептор кислоти, гідрофобізатор | мастило пресування, глідант |
| Клас на складі | технічний (UNIFLOW) | технічний (UNIFLOW) |
| Фасування | мішок 15 кг | мішок 20 кг |
| Ціна від мішка | 124,98 грн/кг | 198,00 грн/кг |
Стеарат кальцію чи стеарат магнію: у чому різниця
Стеарат кальцію і стеарат магнію відрізняє метал, і він задає дві різні спеціальності. Кальцій це сильніший акцептор кислоти: у ПВХ і поліолефінах він зв’язує хлороводень та кислі залишки каталізатора, тому працює стабілізатором. Магній краще ковзає при дозі близько 0,5%, тому це мастило пресування таблеток і глідант. Вміст металу: CaO 9,0–10,0% проти Mg 4,0–5,0%; плавлення 150–160 проти 120–140 °C.
Жирна частина в обох однакова: це солі однієї й тієї ж стеаринової кислоти, насиченої, з вісімнадцятьма вуглецями в ланцюгу. Довгий хвіст любить масло, відштовхує воду й дає ковзання, спільне для всіх стеаратів. Роботу ділить металева голова.
Кальцій дволужний, тому охоче приймає на себе кислоту. Магній легший, його в молекулі всього 4,0–5,0% за вагою проти 9,0–10,0% CaO у кальцієвого, зате він дає тоншу, слизькішу плівку на частинці. Одна властивість тягне за собою решту: хто ловить кислоту, той іде в стабілізатори, хто ковзає, той у мастила.
Котрий із них стабілізатор і куди він іде
Стабілізатор це кальцій. У ПВХ стеарат кальцію перехоплює хлороводень, що відщеплюється при переробці й запускає почорніння, тому його ставлять у пару зі стеаратом цинку (Ca:Zn близько 3:1, разом 2–3 частини на 100 частин полімеру). У поліетилені й поліпропілені він нейтралізує кислі залишки каталізатора при 150–1000 ppm. Магній кислоту теж приймає, але слабше, і головним термостабілізатором його не беруть.
ПВХ при нагріванні відщеплює хлороводень, і кожна відірвана молекула HCl прискорює відрив наступної. Реакція кальцієвого мила з нею проста: (RCOO)₂Ca + 2HCl → CaCl₂ + 2RCOOH, кислота зв’язана, ланцюг розірвано. Це той самий механізм, через який кальцій стоїть у більшості Ca/Zn-пакетів для труби й профілю. Пару ми докладно розібрали в статті про кальцій і цинк.
У поліолефінах задача інша, а хімія та сама. Після полімеризації в гранулі лишаються сліди кислого каталізатора, і без нейтралізації вони роз’їдають шнек, прес-форму й зсувають колір. Стеарат кальцію тут стандартний акцептор, кладуть його порядку 150–1000 ppm, тобто соті частки відсотка.
Магнієве мило кислоту зв’язує теж, за реакційною здатністю воно близьке до кальцієвого. Але в переробці полімерів його цінують не за це, а за ковзання. У ролі головного термостабілізатора він програє: дорожчий і слабший акцептор на кілограм через удвічі менший вміст металу.
Котрий антиспікач і в яких порошках
Антиспікачі обидва, різниця в тому, куди порошок іде. Стеарат кальцію (E470a) закриває дешеве й об’ємне: гранули добрив, технічні мінеральні порошки, сухі суміші. Тонка гідрофобна плівка 0,2–0,5% не пускає вологу в гранулу й знижує злежування на 60–80%. Стеарат магнію (E470b, він же E572) беруть у харчові порошки, БАДи й сипкі суміші, де потрібен харчовий клас, а не найнижча ціна.
Механізм злежування один: волога сідає на поверхню частинок, у місцях контакту підростають кристалічні містки, і порошок кам’яніє. Стеарат розриває цей процес фізично. Він нерозчинний у воді (близько 0,004 г на 100 мл), обгортає гранулу тонким жирним шаром, і волога до поверхні вже не доходить.
Чому в добрива йде саме кальцієвий. Тут вирішує ціна на тонну оброблюваного продукту й лужність: карбоксилат кальцію заодно нейтралізує кислі гранули на кшталт суперфосфату. Дозування тримають у коридорі 0,2–0,5% (загальний діапазон покривних агентів по галузі 0,05–1,5%), більше сенсу немає, лишиться пил.
Магнієвий у добриво лити марно: те саме зробить дешевший кальцій. Його антиспікальна роль інша, харчова. Під кодом E470b він тримає сипкими сухі суміші, спеції, порошкові БАДи, і його ж додають, щоб капсульна й таблеткова маса не збивалась у грудки. EFSA переоцінила безпеку магнієвих солей жирних кислот у 2018 році й підтвердила: за нинішніх рівнів застосування питань немає.
Чому магній стоїть у таблетці, а кальцій майже ні
У прямому пресуванні таблеток вирішує ковзання при мінімальній дозі, і тут магній сильніший: близько 0,5% порошку обволікає гранули, і маса перестає липнути до пуансонів. Кальцій змащує гірше й раніше впирається в межу пресованості ядра, тому його ставлять рідше. Проте для реальної таблетки потрібна фармакопейна марка (USP, Ph.Eur), а не технічна.
Магній стеарат це класичне антифрикційне мастило прямого пресування. Плівка з 0,5% порошку знімає тертя таблеткової маси об інструмент, і прес перестає «зажовувати»: зникають сколи, задири й наліпи на пуансонах. У кальцієвого мила ковзання слабше, і в тих самих дозах воно швидше впирається в межу пресованості, тобто ядро гірше стискається в міцну таблетку. Тому в таблетуванні майже монополія магнію.
Одна пастка спільна для всіх, хто вперше піднімає дозу «щоб прес ішов м’якше». Понад 1% магнієвого мила, і та сама гідрофобна плівка вже гальмує розпад таблетки в шлунку, діюча речовина виходить із запізненням. Детальніше цей поріг розписано в статті про магній стеарат.
Тут потрібна чесна ремарка. Фармакопейний і технічний стеарат магнію це різні продукти за чистотою й контролем важких металів. У таблетку технічна марка не піде. Те, що лежить у нас, це технічний UNIFLOW, його місце в промисловості: пластик, гума, косметичні пудри, корми, а не аптечна лінія.
Що показує паспорт: CaO 9,78% проти Mg 4,1%
Головний рядок паспорта це вміст металу: він каже, скільки кислоти мило зв’яже на кілограм. У нашій партії кальцію CaO 9,78%, у магнію Mg 4,1%. Далі дивляться температуру плавлення (кальцій 158 °C, магній 128 °C), вологість (2,40% проти 3,2%) та електроліти (по 0,24% в обох). Технічні марки йдуть за специфікацією виробника M.L.A. Industries (ISO SOP), не за фармакопеєю.
Вміст металу читають першим. CaO 9,0–10,0% у кальцієвого й Mg 4,0–5,0% у магнієвого це не просто склад: чим більше металу, тим більше кислоти порошок здатен перехопити. Кальцій тут виграє вдвічі, і саме тому як акцептор він ефективніший на кілограм.
Температура плавлення розводить їх по процесах. У кальцієвого 150–160 °C (у нашій партії 158), у магнієвого 120–140 (партія 128). Чистий стеарат магнію взагалі плавиться близько 88 °C, а товарні партії тримають вищий інтервал через домішку пальмітату й зв’язану воду. На практиці це означає, що в гарячій зоні екструдера кальцій довше лишається сухим порошком, а не розтікається плівкою передчасно.
Вологість і електроліти дивляться під бульбашки та прозорість. Зайва волога в полімері дає сріблясті смуги, тому в паспорті кальцію 2,40% при нормі до 3,0%, у магнію 3,2% при нормі до 4,0%. Розчинні солі (електроліти) по 0,24% в обох партіях, це низько, каламутити прозорий виріб немає чому.
Куди який: таблиця за задачею
| Задача | Стеарат кальцію | Стеарат магнію |
|---|---|---|
| Термостабілізатор ПВХ | так (у парі з цинком) | ні |
| Акцептор кислоти в ПЕ/ПП | так, 150–1000 ppm | обмежено |
| Антизлежувач добрив | так, 0,2–0,5% | ні, переплата |
| Антиспікач харчових порошків | так (E470a) | так (E470b) |
| Мастило пресування таблеток | ні | так, ~0,5% |
| Пресовані пудри, косметика | обмежено | так, 2–5% |
| Внутрішнє мастило полімеру | так | так |
Чому стеарат магнію дорожчий
Від мішка стеарат магнію коштує 198 грн/кг проти 124,98 за кальцієвий, від великого обсягу 180 проти 109,50. Різниця йде від дорожчого металу, тоншого контролю помелу й вологи та вужчого ринку. Платити за магній є сенс там, де без його ковзання при малій дозі й харчового класу не обійтися. Для акцептора кислоти чи антизлежувача добрив переплата безпідставна.
На рецептурі різниця в ціні відчувається по-різному. У таблетці магнію треба пів відсотка, тож абсолютні гроші дрібні. А от у добриві, де стеарату йде 0,2–0,5% на всю масу гранул, ставити дорожчий магній замість кальцію означає платити більше без жодного виграшу: антиспікальну роботу однаково робить жирний хвіст, а він в обох однаковий.
Де їх плутають і чим це коштує
Плутанина йде від етикетки. Обидва порошки білі, обидва в реєстрі стоять антиспікачами (E470a і E470b відрізняються однією літерою), в описах обох є слова «стабілізатор» і «мастило». На око не розрізниш.
Приходив до нас закупник по «стеарат, антиспікач для добрив», а в попередній заявці в нього стояв магнієвий, бо так виписав постачальник таблеткової сировини. Різниця в грошах на тонні добрив виходила помітна, а на результат ніякого впливу: кальцій зробив би те саме дешевше. Переписали на кальцієвий, злежування закрили, бюджет теж.
Зворотний бік дорожчий. Якщо в лінію, де потрібне ковзання й харчовий клас, підставити технічний кальцій, отримаєш гірший розпад, слабшу пресованість і претензію до чистоти. Тут економія на марці обертається браком.
Чи можна замінити один на інший
Іноді так, але не в обидва боки. У малонавантаженому ПВХ і поліолефінах, де стеарат працює переважно мастилом, кальцій частково заміняє магній і виходить дешевше. У зворотний бік складніше: у таблетуванні кальцій не дає магнієвого ковзання, а технічна марка взагалі не пройде за чистотою. Заміна має сенс, коли збігаються і функція, і клас чистоти.
Логіка проста: дивись, за що саме стоїть стеарат у твоїй рецептурі. Якщо за нейтралізацію кислоти чи водовідштовхування, кальцій майже завжди дешевший і не гірший. Якщо за ковзання при мізерній дозі й за харчову чи фармацевтичну чистоту, кальцій сюди не тягнеться.
Родина стеаратів на цьому не закінчується. Для активації вулканізації гуми беруть стеарат цинку, для загущення фарби стеарат алюмінію, для твердого мила стеарат натрію. Загальний розбір усіх п’яти зібрано в статті про металеві стеарати, а вся група лежить у категорії стеарати металів.
Наявність, фасування, паспорт
Стеарат кальцію це мішок 15 кг, стеарат магнію мішок 20 кг. Обидва тримаємо на складі в Києві, на кожну партію видаємо паспорт якості. Обидві марки технічні (UNIFLOW, M.L.A. Industries): кальцієвий іде в пластик, агро й будівництво, магнієвий у пластик, гуму, косметичні пудри й корми. Під аптечну лінію потрібна окрема фармакопейна марка, і це варто зазначити в заявці одразу.
Повернуся до двох білих порошків із початку. Питання «кальцій чи магній» насправді не про хімію мила, а про адресу: куди їде порошок. У кислоту й у дешеве об’ємне антизлежування, включно з добривами, це кальцій. У ковзання, пресування й харчовий клас це магній. Літера в коді E470 підказує напрямок точніше, ніж однакова на вигляд етикетка.