2014年11月30日 星期日

12/1:科學PISA研究社~發泡錠

【科學PISA研究社】12/1課程內容:發泡錠


問題一:什麼是「發泡錠」?

發泡劑又稱發泡錠,起源於歐洲。
發泡錠最主要的成分便是碳酸氫鈉(Sodium hydrogen carbonate)(化學式:NaHCO3)

發泡錠很有意思,放入水中則可見冒泡,類似產品除了維他命藥劑,也包括假牙清潔錠與沐浴錠。內含小蘇打粉與檸檬酸,固態時不易反應,溶解在水中反應生成CO2,搭配藥物或入浴劑可加速溶解。另一方面,它的視覺效果也很迷人! 





問題二:發泡錠的原理?

【方法1】化學式
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 
碳酸氫鈉 → 碳酸鈉 + 水 + 二氧化碳

碳酸氫鈉,是一種易溶於水的白色鹼性粉末,在與水結合後開始起作用釋出二氧化碳CO2,在酸性液體(如:果汁)中反應更快,而隨著環境溫度升高,釋出氣體的作用愈快。碳酸氫鈉在作用後會殘留碳酸鈉,使用過多會使成品有鹼味。碳酸氫鈉水溶液呈弱鹼性,俗稱小蘇打及焙用鹼。

【方法2】

檸檬酸 + 碳酸氫鈉 → 水 + 二氧化碳 + 檸檬酸鈉
C6H8O7 + 3NaHCO3 → 3H2O + 3CO2 + Na3C6H5O7

發泡錠釋放CO2是化學變化(發泡錠成分含小蘇打粉與檸檬酸,溶解後在水中產生CO2)。
運用酸鹼中和的原理,在藥片或藥粉中加入檸檬酸或蘋果酸,以及碳酸氫鈉(小蘇打),
固體時兩者不會作用,一旦遇水便產生二氧化碳氣泡,且藥片或藥粉中的有效成分瞬間崩散,溶解在水裡。

問題三:發泡錠的歷史?

英國化學家約瑟夫‧普利斯特里為發現碳酸水製作方法的第一人。他在利茲的一間啤酒廠中,將一碗水放啤酒桶之上的一個地方。之後,二氧化碳和氮兩種氣體便覆蓋住發酵啤酒桶上的水碗。當時,人們多是用二氧化碳和氮來滅鼠。約瑟夫‧普利斯特里意想不到,水加入了氣體之後更有宜人的口感,於是他為朋友提供碳酸水作一種創新的飲料。1772年,約瑟夫‧普利斯特里出版了一本書,《水和氣之結合》,描述把硫酸滴在白堊上,會釋放二氧化碳,並且鼓勵人們用盛滿水的碗收集氣體。

1771年,瑞典化學家盧本‧格曼獨立發明一種與約瑟夫‧普利斯特里發現碳酸水製作方法相似的製造過程。但不太成功,他設法再生產自然地冒泡的泉水,當時認為冒泡的泉水對健康有益。現在,碳酸水都是由被加壓的二氧化碳通過水做成。加壓之壓力比標準大氣壓力更強,使其增加溶解度,令更多二氧化碳溶入。當瓶蓋打開,壓力被釋放,氣體形成汽泡出來,如此形成獨特泡沫。

在西元1840~1849年間,打錠機的發明,使得原本的這些顆粒便開始被壓縮成為錠劑,而錠劑的好處也遠大於粉劑。這就是發泡錠的優點,方便、易使用、易吸收,適用於老年人,小孩、無法吞服錠劑者服用!不像粉劑,發泡錠劑可以單獨地包裝,這樣有良好的包裝,也可以在有效期間內能保持安定,不會潮解。


問題四:觀察橘色發泡錠,可以觀察到什麼?含在口中覺得滋味如何?

先進行觀察,上面有許多顆粒輕輕刮,分出不同顏色小粒子,含在口中覺得滋味如何?
若是吃到小蘇打則會有些苦苦,檸檬酸則是酸酸的。取小塊放入口中,這種感覺像什麼,像跳跳糖! 靜置一段時間,會發現原來光滑的表面出現粗糙的顆粒,顯示發泡錠會潮解,許多鹽類很容易潮解。

放入水中時,仔細觀察他的變化,注意此時產生的氣體,感覺跟汽水差不多,手摸杯壁有沒有覺得冰冰的,因為這是吸熱反應。而發泡錠開始會沉下去之後又會浮起,是因為變輕嗎?不是的,事實上是因為CO2的浮力。



問題五:日常生活中,有沒有看過或嚐過類似的產品? 

維他命藥劑、假牙清潔錠、沐浴錠…。

多年以來已研發了各式各樣發泡錠劑的配方。像是隱形眼鏡的清潔酵素片、洗衣粉、甜味劑、口腔清潔錠、假牙清潔劑、外科器械消毒器、止痛劑、糖果、也有研發成醫藥處方像是抗生素等等,這些發泡錠被廣泛地運用,也在在地顯示出發泡錠在各種市場上的一席之地!

問題六:發泡錠的優點?

藥物、保健品或其它營養素溶在水裡成液體狀,身體吸收速度當然比一般固體狀的錠劑或粉劑快,讓身體在最短的時間內攝取到該藥劑的有效成分,達到治療或緩解疼痛的效果。美安(Market America)的等滲專利技術,將保健品做成的發泡劑,5到10分鐘內的吸收率高達90%-95%。有些公司在發泡劑中還添加了微小的對人體無害的硅膠,幫助錠劑或粉劑在水中攪動,促進溶解。

相比之下,水劑固然容易服用,但在存放及攜帶上有其限制性;粉劑在泡水后,其藥味較為苦澀,常令服藥者退避三呎。但發泡劑完全改變了過去的概念,其製造過程嚴謹,在真空包裝下允許在較大劑量與錠劑或粉劑可同時存在,並且可存放很長時間。此外,在室溫下發泡劑亦很容易攜帶,使用時以足量的水溶解即可。由於添加阿斯巴甜代糖(Aspartame)及檸檬酸,故對於視口服藥物為畏途之病患而言,是相當容易接受的口味。

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【延伸閱讀~網頁】
1、知識小百科:「維他命-發泡錠」是如何演變
2、藥片發泡劑的功效與成分分析

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【延伸閱讀~發泡錠影片】
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