Природные и синтетические красители и ароматизаторы

Введение
Современная промышленность во всех странах производит тысячи наименований ароматизаторов, красителей, консервантов для различных целей. Химическая промышленность создает новые и улучшает старые вещества, придавая им самые необыкновенные свойства от аромата и цвета до неограниченного срока хранения продукции.
Но синтетические красители и ароматизаторы отрицательно влияют на человеческий организм. Искусственная пища вызывает серьёзные заболевания, а окрашенные ткани способствуют развитию аллергии.
Современный и будущий мир сложно представить без многообразия химических веществ, и в работе я хотела бы разобраться в красителях и ароматизаторах, также затронуть вопрос искусственных пищевых добавок.

Введение
Цель работы:
познакомиться с природными и синтетическими красителями и ароматизаторами, оценить их значение и вред.
Задачи:
1. Познакомится с красителями и ароматизаторами как с химическими веществами.
2. Узнать интересные факты истории развития химического производства красителей и ароматизаторов.
3. Понять их значение в современной промышленности.

Красители
Красители - это цветные органические соединения, обладающие свойством при взаимодействии с различными материалами закрепляться на этих материалах, окрашивая их. Цветность красителей связана с их химическим строением: наличием достаточно протяжённой системы двойных связей, часто включающей гетероатомы. Впервые зависимость цвета и красящих свойств органических соединений от их строения была сформулирована в 1877 году немецким химиком О. Виттом. Согласно этой теории, цвет соединений обусловливается присутствием в них определённых ненасыщенных групп, названных Виттом хромофорами.

Красители

Природные красители
Природные красители – это органические соединения, которые вырабатываются живыми организмами и окрашивают животные и растительные клетки и ткани. Известные с древности природные красители получали главным образом из растений и некоторых животных.

Алифатические и алициклические красители
Данные красители включают каратиноиды, обусловливающие желтую, оранжевую и красную окраски цветов и плодов.

Ароматические красители

Кармин
Краситель кармин имеет тёмно-красный цвет. Действующее начало кармина - карминовая кислота, ее применяют в цитологии.

Гетероциклические красители

Азотосодержащие гетероциклы
К ним относятся наиболее древние природные красители - индиго и пурпур античный.

Меланины
К азотосодержащим гетероциклам относятся также меланины, обычно черные или темно-коричневые пигменты животных, растений и микроорганизмов. У высших животных и человека меланины - основная группа пигментов. У животных меланины придают окраску шерсти, у птиц - оперению, у человека ответственны за цвет глаз, волос, окраску кожи.

Синтетические красители
Синтетические красители – это органические соединения, используемые для крашения различных (преимущественно волокнистых) материалов и изделий, получаемые путём соединения или превращения молекул исходных компонентов. Синтетические красители должны образовывать окраски, устойчивые к различным физико-химическим воздействиям в процессах последовательной переработки окрашенных материалов и при их эксплуатации, например, к обработке горячей водой и насыщение паром, к действию активного хлора, высоких температур (в расплавах полимеров), света, морской воды, к погодным условиям, стирке, глажению, трению в сухом и мокром состояниях.

Производство красителей
В 1771г. действием НNO3 на индиго получен первый синтетический краситель - пикриновая кислота. Возникновение промышленности синтетических красителей стало возможным лишь после открытия Н.Н.Зининым (1842г.) универсального метода получения анилина и других ароматических аминов. Год 1856 считается датой возникновения промышленности синтетических красителей, названной анилинокрасочной.
Термин “краситель” введен в 1908 г. А.Е.Порай-Кошицем. Производство синтетических красителей - отрасль промышленности тонкого органического синтеза.

Производство красителей
Синтетические красители получают в результате проведения многостадийного химического синтеза из промежуточных продуктов, производимых, в свою очередь, из ароматических и гетероароматических соединений, вырабатываемых угле- и нефтехимической промышленностью. Синтетические красители производят в виде порошков, гранул и жидкостей, в виде растворов.

Химическая классификация синтетических красителей
Нитрокрасители. Антрахиноновые.

Азокрасители. Арилметановые
красители.

Нитрозокрасители. Сернистые
Кубовые

Индигоидные красители.
Фталоциановые красители

Техническая классификация синтетических красителей
Химическая классификация отражает строение и способы получения красителей, но не отражает их технических свойств и назначения. Между тем для тех отраслей промышленности, которые применяют красители, важно знать их технические свойства, то есть для крашения каких материалов предназначен краситель и в каких условиях его применяют. Поэтому существует вторая классификация красителей – техническая, в которой красители объединены в группы по их техническому назначению.

По технической классификации красители подразделяют на следующие важнейшие группы.
1. Кислотные красители 2. Основные красители
3. Прямые красители
4. Протравные красители

5. Активные красители
6. Кубовые красители
7. Сернистые красители
8. Красители, образующиеся на волокне
9. Красители для меха
10. Красители для кожи и шубной овчины

11. Дисперсные красители
12. Красители жиро- и спирторастворимые
13. Пигменты и лаки

Применение красителей

Ароматизаторы
Душистые вещества - органические вещества с характерным запахом, применяемые в производстве парфюмерных и косметических изделий, товаров бытовой химии, пищевых продуктов как ароматизаторы. Душистые вещества широко распространены в природе. Они входят в состав эфирных масел, душистых смол, сложных смесей органических веществ, выделяемых из продуктов как растительного, так и животного происхождения. Вплоть до XIX в. единственным источником душистых веществ были продукты природного происхождения. С развитием органической химии стало возможным разделить природные ароматические вещества на компоненты и установить их строение. Благодаря этому во второй половине XIX в. были впервые синтезированы ванилин, 2-фенилэтанол (компонент розового масла), индол C4H4NH.

Пищевые добавки
Пищевые добавки – это вещества, которые вводятся в пищевые продукты с целью улучшения технологического процесса производства, увеличения сроков хранения, придания определённого вкуса и запаха. Обширную группу пищевых добавок составляют ароматизаторы (душистые вещества), применяемые в виде индивидуальных веществ (ванилин, диацетил) или различных комбинаций (эссенций, коптильных жидкостей).

Ароматизаторы
Различают три группы:
1) Природные ароматизаторы
2) Ароматизаторы, структура которых идентична соединениям, найденным в природных продуктах, выделяемые из сельскохозяйственного сырья или получаемые синтетическим путем
3) Ароматизаторы, не обнаруженные в природе

Терпены
Терпены – углеводороды, молекулы которых построены из изопреновых звеньев C5H8, то есть имеют состав (C5H8) n, где n=2, 3, 4.... Они относятся к обширному классу природных соединений — изопреноидов. По числу изопреновых звеньев в молекуле терпены подразделяются на монотерпены C10H16, сесквитерпены C15H24, дитерпены C20H32, тритерпены C30H48 . Терпены обнаружены практически во всех тканях растений (содержатся в эфирных маслах, скипидаре, смолах, бальзамах), найдены в продуктах жизнедеятельности некоторых бактерий и грибов, в секреторных выделениях насекомых.

Эфирные масла
Эфирные масла - многокомпонентные смеси летучих органических соединений, вырабатываемые растениями и обусловливающие их запах.
Эфирные масла известны с давних времен. Синтез их происходит в особых клетках различных органов растений. Предполагается, что эфирные масла защищают растения от паразитов, привлекают насекомых для опыления, уменьшают теплоотдачу. По химическому строению компоненты эфирных масел относятся к монотерпенам и их производным. Называют эфирные масла, как правило, по видам растений, из которых их получают (розовое, гераниевое, лавандовое и т. д.), реже – по главному компоненту (камфорное, эвгенольное, терпентинное).

Ванилин
Ванилин – бесцветные кристаллы с запахом ванили. Ванилин содержится в эфирных маслах многих растений; особенно богаты им плоды ванили (до 3%).

Промышленные способы получения ванилина
1) окисление лигнинсодержащего сырья;
2) из гваякола: а) конденсацией с
формальдегидом и
арильным производным
гидроксиламина;
б) конденсацией с глиоксиловой
кислотой в щелочной среде.

Заключение
Различные красители и ароматизаторы в современной промышленности имеют очень большое значение. Их применяют во всех сферах жизни. Без них нельзя представить себе будущее. Ученые всех стран работают над созданием новых материалов с заданными свойствами. Искусственная пища – это реальная база для решения современной мировой продовольственной проблемы и для жизнеобеспечения будущего человечества. Красители и ароматизаторы помогают развитию медицины. Но вред и опасность синтетических продуктов не уменьшается. И это, безусловно, отразится на здоровье людей. Уже сейчас развиваются многие заболевания именно из-за химических ингредиентов, добавленных в пищевые продукты. Применение синтетических веществ в крашении тканей, в производстве сырья, в других отраслях промышленности губительно отражается и на экологии, так как происходят выбросы ядовитых веществ в атмосферу и воду. Прогресс необходимо сочетать с экологической безопасностью и сохранением здоровья человека, нужно избирать менее опасные пути развития химического производства.