جوش شیرین یا سدیم بی کربنات (نام آیوپاک سدیم هیدروژن کربنات) که با نام بیکینگ سودا نیز شناخته می‌شود، ترکیبی شیمیایی با فرمول NaHCO۳ است. سدیم بی کربنات نمکی متشکل از یون سدیم (Na+) و آنیون بی کربنات (HCO۳-) است. نمونه‌های این جامد سفید رنگ کریستالی معمولاً به شکل پودری دیده می‌شوند.

جوش شیرین اندکی مزه‌ی نمکی و بازی داشته که مشابه سودای شست‌وشو یا سدیم کربنات است. حالت طبیعی این ماده ناکولیت (Nahcolite) نام دارد که جزئی از ماده‌ی معدنی ناترون است. ناترون مجموعه‌ای کانی‌ها است که به صورت نامحلول در بسیاری از چشمه‌های آب معدنی یافت می‌شود.

تاریخچه‌ی جوش شیرین

جوش شیرین سابقه‌ای بسیار طولانی در تاریخ دارد و اولین استفاده از آن به هزاران سال پیش باز می‌گردد. مصریان باستان از منابع طبیعی ناترون (ترکیبی شامل سدیم بی  کربنات) به عنوان رنگ برای نوشتن هیروگلیف‌ها، برای تمیز کردن دندان‌ها و درمان زخم‌ها استفاده می‌کردند.

سدیم کربنات (که برای تولید صنعتی سدیم بی کربنات استفاده می‌شود) برای اولین بار در سال ۱۷۹۱ توسط پزشک و شیمی‌دان فرانسوی، نیکلاس لوبلان (یا لبلانک) تولید شد. فرآیند لوبلان در قرن ۱۸ به شکل گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گرفت که البته امروزه دیگر از این روش استفاده نمی‌شود.

در اوایل قرن ۱۸ میلادی از جوش شیرین و پتاسیم بی کربنات تا حد بسیار زیادی در ماهیگیری تجاری به منظور جلوگیری از فساد ماهی، استفاده می‌شد.

در سال ۱۸۴۶ میلادی، دو نانوای اهل شهر نیویورک ایالات متحده از سدیم بی کربنات برای حجم دهی به خمیر و نان‌پزی خانگی استفاده کردند. کمی بعد این دو کارخانه‌ای تاسیس کرده و با استفاده از سدیم کربنات و دی اکسید کربن به تولید جوش شیرین پرداختند.

با تولید سدیم بی کربنات به شکل صنعتی و در دسترس قرار گرفتن، استفاده‌های بی‌شماری نیز برای آن کشف و ابداع شد. در حال حاضر، جوش شیرین به عنوان یکی از داروهای الزامی در لیست سازمان بهداشت جهانی (WHO) قرار دارد. در سال ۲۰۰۲، انتشارات برنامه‌ی محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) پس از انجام پژوهشی اعلام کرد که اکثر سدیم بی کربنات تولید شده در سطح جهان، در مواد غذایی (انسانی و دام) و تنها ۵ درصد آن برای تولید محصولات آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود.

ویژگی‌های جوش شیرین

ویژگی‌های فیزیکی

جوش شیرین جامدی کریستالی و پودری شکل بوده که سفید رنگ و بی‌بو است. کمی مزه‌ی قلیایی می‌دهد و در درمان بالاتر از ۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد به سدیم کربنات تجزیه می‌شود. سدیم بی کربنات در آب به خوبی و در استون و متانول کمی حل می‌شود. در اتانول نیز نامحلول است.

ویژگی‌های شیمیایی

سدیم بی کربنات ترکیبی آمفوتری است. محلول آبی آن تا حد بسیار کمی بازی بوده که ناشی از تشکیل کربنیک اسید و یون هیدروکسید است. از جوش شیرین می‌توان برای شست‌وشوی ناخالصی‌های اسیدی یک لیپید خام استفاده کرد تا نمونه‌ی خالص‌تری تولید شود. واکنش سدیم بی کربنات و یک اسید باعث تولید نمک و کربنیک اسید شده که به سرعت به کربن دی اکسید و آب تجزیه می‌شود.

تجزیه‌ی حرارتی

در دمای بالای ۵۰ درجه‌ی سانتی‌گراد، سدیم بی کربنات به تدریج به سدیم کربنات، آب و کربن دی اکسید تجزیه می‌شود. این واکنش در دمای ۲۰۰ درجه بسیار سریع صورت می‌گیرد. اکثر بی کربنات‌ها دچار این واکنش آب‌دهی یا دهیدراتاسیون می‌شوند.

۲ NaHCO۳ → Na۲CO۳ + H۲O + CO۲

اگر جوش شیرین را بیشتر حرارات دهیم (دمای بالای ۸۵۰ درجه سانتی‌گراد) سدیم کربنات به سدیم اکسید و دی اکسید کربن تبدیل می‌شود. این واکنش با یکی از کاربردهای جوش شیرین، یعنی استفاده به عنوان عامل مهارکننده‌ی آتش، مرتبط است. برخی از کپسول‌های آتش‌نشانی پودری حاوی سدیم بیکربنات هستند.

Na۲CO۳ → Na۲O + CO۲

کاربردها

همانطور که پیش‌تر هم اشاره شد، کاربردهای جوش شیرین بسیار فراوان‌اند. سعی کردیم در ادامه به بررسی مهم‌ترین استفاده‌های این ماده بپردازیم.

پخت و پز

سدیم بی کربنات در صنایع غذایی مصارف گوناگونی دارد، اصلی‌ترین مصرف جوش شیرین در پخت و پز به عنوان عامل ورآورنده یا برآورنده است. عامل ورآورنده به عاملی گفته می‌شود که باعث وارد شدن حباب‌های گاز به درون خمیر و ور آمدن خمیر می‌شود. زمانی که جوش شیرین با اسیدها واکنش می‌دهد، کربن دی اکسید آزاد می‌شود. این آزادسازی گاز موجب افزایش حجم به علاوه ساختار و بافت خاص خمیرهای پنکیک، کیک، نان و دیگر خوراکی‌های پختنی و سرخ کردنی می‌شود.

ترکیبات اسیدی که باعث سرعت تحریک این واکنش می‌شوند شامل فسفات‌ها، آب لیمو، ماست، سرکه، کاکائو، آب دوغ و کرم تارتار هستند. سدیم بی کربنات برای کاهش مزه‌ی اسیدی و تولید نان‌های سبک‌تر، به خمیر ترش افزوده می‌شود.

حرارت دیدن سدیم بی کربنات باعث می‌شود که این ماده باعث حجم دهی به ماده‌ی غذایی شود؛ چرا که گرما باعث تجزیه‌ی حرارتی جوش شیرین شده و کربن دی اکسید تولید می‌کند. در صورتی که ترکیب اسیدی در مواد اولیه نان یا دیگر مواد غذایی وجود نداشته باشد، حرارت تنها ۵۰ درصد از کربن دی اکسید سدیم بی کربنات را آزاد می‌کند.

همچنین تجزیه‌ی حرارتی جوش شیرین موجب تولید سدیم کربنات می‌شود که خاصیت قلیایی قوی دارد و باعث طعم تلخ قلیایی و صابون مانند و همچنین زرد شدن نان می‌شود. به همین دلیل بهتر است که در حضور یک ترکیب اسیدی (مانند خمیر ترش) از جوش شیرین استفاده شود.

استفاده دیگر جوش شیرین در آشپزی برای پختن سبزیجات سبز رنگ است. سدیم بی کربنات با کلروفیل سبزیجات واکنش داده و منجر به تولید کلروفیلین می‌شود. به این ترتیب رنگ سبز روشن سبزی در هنگام پخت و پز از بین نمی‌رود و حفظ می‌شود. البته با توجه به تاثیری که جوش شیرین بر طعم، بافت و مواد مغذی غذاها دارد، کمتر بدین منظور استفاده می‌شود.

جوش شیرین برای سوخاری کردن یا پوشاندن خوراکی‌ها با نان خرد شده، به ویژه در غذاهای سوخاری، استفاده می‌شود تا غذا تردتر شود. کار دیگری که سدیم بی کربنات در اینجا می‌کند این است که فضاهایی برای عبور بخار ایجاد می‌کند تا پودر سوخاری روی غذا بماند و پخش نشود.

بسیاری از بیکینگ پودرهایی که برای پخت و پز استفاده می‌شود حاوی جوش شیرین به همراه یک ترکیب اسیدی مانند کلسیم اسید فسفات، سدیم آلومینیوم فسفات یا کرم تارتار هستند. با افزودن آب به بیکینگ پودر، مواد آن فعال شده و دیگر نیازی به اضافه کردن یک ترکیب اسیدی به خمیر نیست. چون جوش شیرین قلیایی است، ترکیب اسیدی استفاده شده باعث می‌شود که مزه‌ی فلز مانندی که در اثر تولید سدیم کربنات ایجاد می‌شود، خنثی گردد.

کنترل آفات

سدیم بی کربنات برای کنترل رشد قارچ‌ها موثر است و از سوی سازمان محافظت از محیط زیست آمریکا به عنوان یک ضدآفت زیستی شناخته می‌شود.

افزایش pH و آتش بازی

جوش شیرین را می‌توان به آب استخرها، حوض‌ها و حوزچه‌ها اضافه کرد تا pH آب افزایش یافته و قلیایی‌تر شود.

سدیم بی کربنات در یکی از وسایل آتش‌بازی معروف در دنیا که مار سیاه نام دارد، به عنوان ماده‌ی اصلی استفاده می‌شود. تجزیه‌ی گرمایی سدیم بی کربنات که منجر به تولید دی اکسید کربن می‌شود، باعث حرکت ماری شکل این وسیله می‌شود.

ضدعفونی‌ کننده‌ی ملایم

جوش شیرین در صنایع آرایشی بهداشتی خاصیت ضدعفونی کننده ملایم و ضعیفی دارد که می‌تواند در نابودسازی برخی قارچ‌ها موثر واقع شود. چون سدیم بی کربنات بوی کهنگی را جذب می‌کند، توسط فروشندگان کتاب‌های دسته دوم برای زدودن بوی بد کتاب‌ها استفاده می‌شود.

کپسول‌های آتش نشانی

از سدیم بی کربنات می‌توان برای خاموش کردن آتش‌های کوچک ناشی از روغن یا جریان الکتریکی استفاده کرد. حرارات ناشی از آتش باعث تجزیه‌ی حرارتی ماده و آزاد شدن دی اکسید کربن می‌شود. با این حال، نباید برای خاموش کردن آتش سرخ‌کن‌های عمیق استفاده شود چرا که گاز تولید شده می‌تواند باعث پرتاب شدن ذرات روغن داغ به اطراف گردد.

سدیم بی کربنات در کپسول‌های آتش‌نشانی پودر خشک BC جایگزینی برای دی آمونیوم فسفات است که خاصیت خورندگی دارد و در کپسول‌های ABC استفاده می‌شود. خاصیت قلیایی ذاتی این ماده باعث شده تا در کنار PKP تنها مواد شیمیایی خشکی باشند که در سیستم‌های خاموش‌کننده‌ی آتش در آشپزخانه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. چون جوش شیرین می‌تواند به عنوان یک قلیا عمل کند، خاصیت صابونی‌سازی ملایمی روی روغن داغ داشته که باعث تشکیل یک فوم صابونی خفه کننده می‌شود.

خنثی‌سازی اسیدها و بازها

سدیم بی کربنات یک آمفوتر است و با اسیدها و بازها واکنش می‌دهد. این ماده به خوبی با اسیدها واکنش داده و دی اکسید کربن تولید می‌کنند که برای خنثی‌سازی محلول‌های اسیدی ناخواسته و پاشیدن اسیدها در آزمایشگاه‌ها کاربرد دارد.

سلامت و درمان

جوش شیرین در صنایع دارویی و پزشکی نیز کاربرد فراوان دارد، ترکیب جوش شیرین و آب را می‌توان به عنوان ضد اسید برای مشکلات معده و سوزش سر معده مصرف کرد. ترکیب سدیم بی کربنات و پلی اتیلن گلیکول به صورت محلول در آب در آماده‌سازی بیمار برای پمپ معده و به عنوان یک ملین پیش از عمل جراحی دستگاه گوارش و اندوسکوپی به صورت خوراکی تجویز می‌شود.

تزریق وریدی محلول آبی سدیم بی کربنات برای درمان اسیدوز (اسیدی شدن خون)، درمان کمبود سدیم یا کمبود بی کربنات خون انجام می‌شود. در موارد اسیدوز تنفسی، سدیم بی کربنات تزریق شده، تعادل سیستم بافری کربنیک اسید/بی کربنات را به سمت راست می‌برد و به این ترتیب pH خون افزایش می‌یابد. به همین جهت در حین احیای قلبی ریوی تحت نظر پزشک استفاده می‌شود. مورد مصرف بی کربنات سدیم تنها برای زمانی است که pH خون تا حد زیادی (کمتر از ۷) پایین باشد.

از یون بی کربنات برای درمان هایپرکالمی (افزایش سطح پتاسیم خون) استفاده می‌شود. چون سدیم بی کربنات می‌تواند باعث آلکالوز (قلیایی شدن خون) شود، گاهی برای درمان اوردوز با آسپرین مورد استفاده قرار می‌گیرد. آسپرین برای جذب شدن به محیط اسیدی نیاز دارد و در محیط‌های بازی جذب نمی‌شود.

از جوش شیرین برای درمان اوردوز داروهای ضد افسدگی سه حلقه‌ای نیز استفاده شده است. ترکیب جوش شیرین به نسبت سه به یک با آب، جهت کاهش درد گازگرفتگی و نیش برخی حشرات و همچنین کاهش ورم آن مصرف می‌شود. گاهی به مواد بی حسی موضعی جوش شیرین اضافه می‌شود تا اثر دارو سریع‌تر اعمال شود و همچنین تزریق بی‌حسی درد کمتری داشته باشد.

محلول‌های سدیم بی کربنات و دیگر مواد ضد اسید معده توسط معترضین خیابانی تهیه و برای خنثی‌سازی اثرات گاز اشک آور استفاده می‌شود. جوش شیرین به همراه یک اسید ضعیف مانند تارتاریک اسید به عنوان حامل در قرص‌های جوشان استفاده می‌شوند. وقتی این قرص‌ها درون آب قرار می‌گیرند، کربنات به صورت گاز کربن دی اکسید محیط واکنش را ترک می‌کند. دارو و نمک باقی مانده از واکنش نیز در آب حل می‌شوند.

استفاده‌های دیگر:

• مطالعات نشان داده‌اند که خمیر دندان‌های حاوی جوش شیرین، خاصیت سفید کنندگی بیشتری دارند.
• در ساخت دهان‌شویه، دئودرانت‌های خشک و تر، تولید سرم‌های شست‌وشو و درمان پلک آماس استفاده می‌شود.
• در غذای گاوها به عنوان یک عامل بافری برای سیرابی استفاده می‌شود.

عامل تمیز کننده

ساب‌پاشی ملایمی به کمک جوش شیرین انجام می‌شود که «سودا زنی یا Sodablasting» نام دارد. در این فرآیند ذرات جوش شیرین به کمک هوای فشرده روی سطوح پاشیده می‌شود. این روش ساب‌پاشی از روش شن‌زنی ضعیف‌تر است و می‌توان برای تمیز کردن انواع چوب، خودرو، قایق و لوازم فرآوری مواد غذایی استفاده کرد.

جوش شیرین به عنوان جایگزینی برای نرم کننده لباس، از بین برده بوی البسه، پاک کننده‌ی لکه‌های چای و قهوه و … استفاده می‌شود.