思考题：试析三聚氰胺的溶解度 - 珍珠湾ART

兄弟我虽然当初不争气，没能上的去211，但至少现在还在一个正规全日制本科里混着，今天去图书馆坐了一下午，只查到了《中国国家标准汇编》，而有机物的溶解度表却没有，不管怎么说，起码算是有点小收获，现在就向大家报告一下。（有理工过敏症的TX请直接看总结）
　　
　　由于本人不是学化学专业的，所以对有机化学这一块无论如何有些生疏，望众位高人不要嘲笑。但是话又说回来了，我翻了多本《有机化学》，仅仅在两个版本中的“胺”一节找到了“三聚氰胺”四个字，要不是这回这么大的事，有多少人能知道世上有这么个东西存在？
　　
　　首先，查《国家标准汇编》，查的有关婴儿乳品的标准号是：
　　
　　GB 10765-1997 婴儿配方乳粉Ⅰ
　　GB 10766-1997 婴儿配方乳粉Ⅱ、Ⅲ
　　GB 19644-2005 乳粉卫生标准
　　GB 5410-1999 全脂乳粉、脱脂乳粉、全脂加糖乳粉和调味乳粉
　　GB/T 5413.1-1997 婴幼儿配方食品和乳粉蛋白质的测定
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　　GB/T 5413.29-1997 婴幼儿配方食品和乳粉溶解性的测定
　　GB/T 5413.30-1997 乳和乳粉杂质度的测定
　　
　　
　　现在，让我变成一个无良奶农吧——但是是一个高水平的无良奶农。
　　
　　以下是些基本数据：
　　
　　8公斤鲜奶做一公斤奶粉
　　鲜牛奶的平均密度是1.030 g/ml
　　在100 g 全脂牛乳中平均含有蛋白质3. 2 g ，脂肪3. 3 g ，Ca 元素119μg ，P 元素93μg ，等等。
　　三聚氰胺的参数是化学式 C3H6N6
　　摩尔质量 126.12 g mol-1
　　外观白色单斜固体
　　密度 1.574 g/cm3
　　熔点 250 °C (523 K)
　　沸点升华
　　
　　
　　三聚氰胺在各温度下的溶解度（克/百克水）
　　
　　温度 20℃ 35℃ 50℃ 75℃ 94℃ 100℃
　　
　　溶解度 0.33 0.60 1.05 2.40 4.50 5.14
　　
　　
　　本文来自: 人大经济论坛(http://www.pinggu.org) 详细出处参考：http://www.pinggu.org/bbs/b29i359608.html
　　
　　查“GB/T 5413.1-1997 婴幼儿配方食品和乳粉蛋白质的测定”，发现其测定方法为凯氏定氮法，其原理是：
　　
　　硫酸加热生成亚硫酸酐，水和氧气，蛋白质中的NH3经加热变成氨气，遇上亚硫酸酐生成硫酸铵，硫酸铵经蒸馏释放出氨气，用硼酸吸收氨气，最后滴定。
　　
　　
　　
　　那么，在计算之前，就有两个很大而又无法解决的问题：
　　
　　1.有TX计算说，即使全部用三聚氰胺溶解在水中，其含氮量也达不到标准的数据（具体多少我忘了），况且在4摄氏度的低温时三聚氰胺几乎不溶于水。但是请不要忘了，牛奶中除了水之外，还有脂肪，脂肪是弱极性或无极性的，三聚氰胺是无极性的，根据相似相容原理，三聚氰胺即使在低温下也应该能溶解进脂肪——但是能溶解多少呢？很遗憾我没有查到资料，这一步计算无法进行。
　　
　　2.这就是我化学知识的缺乏了。由“凯氏定氮法”的原理可知，氮元素要进入硫酸铵中才能被检测到，这也就是为什么脂肪中的氮不会被算作蛋白质的原因。现在的问题是，三聚氰胺中的氮能不能在同硫酸共热的过程中变成硫酸铵？我们分析三聚氰胺的结构式可知，虽然三聚氰胺含氮高达66%，但它环上的三个氮原子是比较稳定的，容易反应的只是那三个-NH2，这样算来三聚氰胺中实际能被检出的含氮量就只不过是33.3%而已了，这样一来加三聚氰胺根本起不到增加检测含氮量的效果了啊。
　　
　　3.注意，现在我是一个“不法奶农”，假设我每天能获得M 千克的鲜牛奶，这些鲜奶的体积是V升。我一面往里面加x千克水，一面又要溶解进y千克三聚氰胺，同时这两者要同时达到如下比例：
　　
　　(M+x+y)/（V+x）>=1.030（密度要达标）
　　（0.3M+0.66y）/(M+x+y)>=0.3（假设三聚氰胺中的所有氮原子都能进入硫酸铵）
　　
　　为什么我不管哪些脂肪，P，维生素的含量呢？因为我知道手乃人员不可能带着一大堆化学试剂来我家花七个小时一项项检测，所以能混过去就混过去好啦。至于溶解么，劳动人民的智慧是无穷的，我可以先加入过量的三聚氰胺再过滤嘛。而冲泡奶粉总不会用冷水吧？假设用75度水冲泡，那么三聚氰胺在水中的溶解度就上升到了2.4克，而脂肪能溶解的三聚氰胺就更高了。
　　
　　现在最吊诡的问题是，出事后三鹿集团通过自检就发现了700多吨问题奶粉，说明你还是有这个自检水平的嘛。根据最新报道，截至9月10日，三鹿集团封存问题奶粉2176吨，收回奶粉8210吨，大约还有700吨奶粉正在通过各种方式收回。仅这三项加在一起就已经高达11086吨，根据8单位鲜奶制造1单位奶粉计算，被“不法分子”污染的原奶的数量高达十万吨！每头奶牛平均日产奶不过四五十斤，这些“不法分子”需要多长时间来添加？
　　
　　总结：
　　
　　1.三聚氰胺在水中溶解的少，但在脂肪中溶解得多，因此似乎能添加比我们想象多一些三聚氰胺进入牛奶，但缺乏具体数据，不好计算。
　　
　　2.不知道收奶人员去到奶农家里的时候是用什么方法判定牛奶是否合格的，是密度计？还是PH？
　　
　　3.“凯氏定氮法”是要将氮原子变成硫酸铵才能计算的，三聚氰胺中环上的那三个氮原子能否与硫酸反应？
　　
　　4.如果是鲜奶制品，那么显然添加三聚氰胺是需要十分小心的，稍不注意或计算错误都会导致沉淀，但在奶粉中由于使用热水或温水冲泡，应该就不会有沉淀了，如果是在鲜奶中下毒，结合上面两个计算，“不法分子”的犯罪智商还真是不低。
　　
　　5.给三鹿喂养奶牛的奶农们是采用纯手工的饲养方法还是机械化的方法？如果是机械化方法，那他们该在哪个环节加入经过精确计算的三聚氰胺？——要知道每头奶牛每天的产奶量是不同的。