رنگ‌دهنده کربن بلک

خوراکی‌های سیاه رنگ همه جا وجود دارند: از بستنی نارگیلی مشکی گرفته تا اسموتی‌های تقویت شده با زغال اخته و نان‌های خاص مشکی. امروزه ترندهای رنگارنگ غذاها و نوشیدنی‌ها طرفداران زیادی دارد، مثلا دیدن برگر کینگ ژاپنی که از با نان رنگی، زغال چوب بامبو و سس جوهر ماهی مرکب و پنیر سیاه رنگ درست شده است، عجیب نیست. در ژاپن حتی، یک هات داگ کاملا سیاه ابداع شده است، که همه چیزش سیاه رنگ است؛ از سوسیس تا نان.

 کربن بلک (کربن سیاه)

عنصر کربن به خودی خود سیاه رنگ است. اما چرا این رنگ دهنده را کربن سیاه یا کربن بلک نام نهاده‌اند به قدرت رنگ دهندگی شدید آن برمی‌گردد. لقب کربن بلک، سلطان رنگدانه‌ها است؛ رنگ‌دهنده‌ای با ذرات بسیار ریز با قدرت پخش بالا. زغال فعال بسته به میزان دوز مصرفی، رنگ خاکستری تا سیاه را نشان می‌دهد. کربن بلک به ندرت به تنهایی در فرمولاسیون ماده غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد زیرا رنگ مشکی شدیدی دارد و باید در ترکیب با سایر عناصر استفاده شود. کربن سیاه، تقریباً عنصر کربن خالص به شکل ذرات کلوئیدی است که در اثر احتراق ناقص یا تجزیه حرارتی هیدروکربن‌های گازی یا مایع در شرایط کنترل‌شده تولید می‌شود. کربن بلک بر اساس تناژ سالانه در بین پنچاه ماده شیمیایی صنعتی برتر تولید شده در سراسر جهان قرار دارد. تقریباً 90 درصد کربن بلک در کاربردهای لاستیک، 9 درصد به عنوان رنگدانه و 1 درصد باقیمانده به عنوان یک ماده ضروری در صدها کاربرد متنوع استفاده می‌شود. فهرست زیر در بردارنده نام تولید کنندگان معتبر رنگ‌دهنده کربن بلک در گرید غذایی است:

• D. Williamson
• ZHEJIANG WANGLIN BIO-TECH CO.,LTD
• Biocon Colors
• Koel Colours

تفاوت کربن بلک صنعتی (کربن فعال) با کربن بلک خوراکی

کربن فعال نوعی کربن پودری است که دارای منافذ زیاد و تخلخل قابل توجه است. بنابراین این ماده می‌تواند به عنوان یک ماده فعال و جاذب مورد استفاده قرار گیرد و کاربردهای زیادی در تصفیه دارد. کربن بلک در گرید غیر خوراکی آن در موارد بسیار راهبردی استفاده می‌شود: صنایع تولید رنگ، لعاب، جوهر چاپ، لاستیک، پلاستیک، عینک دودی و بسیاری الیاف پلیمری برای ایجاد رنگ دلخواه در محصولاتشان به کربن بلک نیاز دارند. کربن فعال از روغن‌های سوخته حاصل از فراورده‌های نفتی تولید می‌شود. در صنعت داروسازی، کربن فعال به صورت قرص تولید می شود. معمولاً در بیمارستان ها برای رفع مسمومیت گوارشی استفاده می شود. اما رنگ خوراکی کربن بلک طبیعی با سوزاندن (کربونیزاسیون) پوست گیاهانی مانند نارگیل و بامبو تولید می‌شود. این مواد در دمای شدید سوزانده می‌شوند، چیزی که باقی می‌ماند کربن بلک است. معادل‌های سنتز شده برای کربن بلک در بازار مانند Black PN، Brilliant Black BN و غیره وجود دارد.

شیمی کربن بلک

فرمول شیمیایی کربن بلک، C₁₀H₁₁NaO₄ است. به شکل پودر سیاه، بی‌بو و بی‌مزه است و در آب یا حلا‌ل‌های آلی نامحلول است. دمای ذوب آن 3550 درجه سانتیگراد و چگالی آن 1.7 گرم بر میلی لیتر است. محلول آبی سوسپانسیون آن دارای pH  بین 2 تا 8 است. ساختار کربن سیاه شبیه گرافیت است (حلقه‌های شش ضلعی از کربن که صفحات بزرگی را تشکیل می‌دهند). مقاومت بسیار زیادی در مقابل تجزیه حرارتی و تجزیه در مقابل نور و اکسیداسیون و تغییرات pH دارد. این پایداری تضمین می‌کند که رنگ محصولات غذایی حتی در شرایط مختلف پردازش و نگهداری ثابت می‌ماند. علاوه بر این، رنگدانه کربن سیاه در آب نامحلول است و به ماتریکس ماده غذایی نفوذ نمی‌کند، در نتیجه اطمینان حاصل می‌شود که طعم، بافت یا کیفیت محصول نهایی را تغییر نمی‌دهد. رنگدانه کربن سیاه علاوه بر اینکه به عنوان یک عامل رنگ‌دهنده عمل می‌کند، دارای مزایای عملی و چندین کاربرد غذایی است.

کاربرد کربن بلک صنایع غذایی

در فرآوری آدامس، شکلات، آبنبات، بیسکویت، کیک، نوشمک و یخمک، پنیر، سس، نمک سیاه، غذاهای کنسرو شده خوراک دام و طیور در نقش رنگ‌دهنده کاربرد دارد.  مشکی به عنوان رنگ غذا چیز جدیدی نیست، به عنوان مثال، جوهر ماهی مرکب برای طعم دادن و رنگ آمیزی ماکارونی برای مدت طولانی استفاده شده است. اغلب مصرف‌کنندگان، رنگ مشکی را با طعم تلخ مرتبط می‌دانند، در حالی که کربن بلک فقط رنگ را ایجاد و یا تشدید می‌کند و در طعم تداخلی ندارد.

کاربرد کربن بلک در صنایع آرایشی بهداشتی

کربن بلک در صنایع آرایشی بهداشتی در فرمولاسیون تولید ریمل مژه و ابرو، خط چشم، ماسک صورت، کرم، لوسیون، رژ لب و حتی خمیر دندان در مقادیر 0.2 درصد تا 1.5 درصد به کار می‌رود. اخیرا فناوری‌های نوین رنگدانه سیاه کربن بلک را تغییر داده‌اند تا بدون گرد و غبار، قابل پخش در آب و گرانول شدن باشد. هدف این فناوری کاهش چالش‌های ناشی از گرد و غباری است که معمولاً در هنگام پراکندگی کربن سیاه معمولی با آن مواجه می‌شویم. بنابراین خطر حیاتی سلامتی ناشی از استنشاق پودر در طول تولید و مصرف کاهش می‌یابد. این کربن بلک تغییر برای فرمولاسیون‌های آرایش چشم مانند خط چشم، ریمل و بسیار مطلوب است.

کربن بلک در پوشش‌های پلاستیکی بسته‌بندی مواد غذایی

ویژگی‌ها و مشخصه‌های کربن سیاه برای دهه‌ها مناسب استفاده در پوشش پلیمری مواد غذایی بوده است. برای پلاستیک‌هایی که در تماس با مواد غذایی هستند، گریدهای کربن سیاه با ذرات اولیه با اندازه 10 تا 300 نانومتر، مناسب هستند. زمانی این ذرات کربن برای مصرف کننده مشکل‌زا هستند که در تماس مستقیم با بافت دهان یا دستگاه گوارش قرار بگیرد و این اتفاق تنها زمانی رخ می‌دهد که ذرات کربن سیاه از بافت پلاستیک آزاد شده و به محتوای ماده غذایی نفوذ کنند. پژوهشی در این رابطه انجام شد تا مشخص شود که آیا کربن سیاه می‌تواند از پلاستیک‌های در تماس با غذا به ماده غذایی نفوذ کند یا خیر. پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) برای این پژوهش انتخاب شد چرا که بالاترین مقدار نفوذ را در بین پلاستیک‌های معمولی در تماس با مواد غذایی دارد و بنابراین می‌تواند به عنوان بدترین حالت برای نشت احتمالی کربن بلک به ماده غذایی در نظر گرفته شود. علاوه بر LDPE به عنوان یک پلیمر غیر قطبی، پلی استایرن (PS) به عنوان پلیمر قطبی متوسط ​​برای پوشش محدوده قطبیت پلیمرهای استاندارد (پلی اتیلن) انتخاب شد. دو گرید مختلف کربن سیاه در این پوشش‌های پلیمری گنجانده شد و تحت آزمایش قرار گرفتند. هم نتایج آزمایشات تجربی و هم محاسبات نظری نشان داند که ذرات کربن سیاه، زمانی که در LDPE یا PS قرار می‌گیرند، از ماتریکس پوشش به بافت غذا نفوذ نمی‌کنند. در نتیجه مصرف‌کنندگان هنگام استفاده مواد یا اقلام بسته بندی شده با پوشش‌های پلاستیکی حاوی کربن بلک در معرض ذرات کربن سیاه موجود در پلاستیک قرار نخواهند گرفت.