食品防腐剂丙酸钙的制备-2.doc

食品防腐剂丙酸钙的制备

应091-1

组长：李丽丽 200921501109
组员：耿志景 200921501108
高猛 200921501107

丙酸钙是世界卫生组织（WHO）和联合国粮农组织（FAO）批准使用的安全可靠的食品与饲料用防霉剂。丙酸钙与其它脂肪一样可以通过代谢被人畜吸收,并供给人畜必需的钙,这一优点是其它防霉剂所无法相比的,被认为GRAS。
　　丙酸钙是酸型食品防腐剂，在酸性条件下，产生游离丙酸，具有抗菌作用。其抑菌作用受环境pH值的影响，在pH值5.0时霉菌的抑制作用最佳；pH值6.0时抑菌能力明显降低，最小抑菌浓度为0.01%。在酸性介质（淀粉、含蛋白质和油脂物质）中对各类霉菌、革兰氏阴性杆菌或好氧芽孢杆菌有较强的抑制作用，还可以抑制黄曲霉素的产生，而对酵母菌无害，对人畜无害，无毒副作用。是食品、酿造、饲料、中药制剂诸方面的一种新型、安全、高效的食品与饲料用防霉剂。
　　作为饲料的防霉剂，多用于蛋白饲料、鱼饵饲料、全价饲料等水产动物的饵料，是各饲料加工企业、科研及其它动物饲料防霉的理想用剂。
　　另外在医药中，丙酸盐可做成散剂、溶液和软膏治疗皮肤寄生性霉菌引起的疾病。
一、实验目的
1.了解丙酸钙的性质及应用
2.掌握丙酸钙的制备方法（以蛋壳为原料）
3.熟悉配位滴定的原理及方法
4.了解食品防腐剂的有关知识及丙酸钙作为食品防腐剂的优点
5.掌握重结晶的实验技术

二、实验原理
丙酸钙，Ca(CH3CH2COO)2,白色结晶性颗粒或粉末，无臭或略带丙酸臭，其水溶液PH值略大于7，易溶于水，微溶于甲醇、乙醇，几乎不溶于
丙酮和苯。丙酸钙是一种新型食品添加剂，主要用作防霉保鲜剂，延长食品保鲜期。对人无毒、无副作用。
随着生活水平的提高和食品工业的发展，大量含有钙源的生活废弃物如蛋壳、贝壳、动物骨等会造成环境污染。利用这些生活废弃物来生产丙酸钙可以起到变废为宝的作用。
利用经过物理粉碎的蛋壳粉得到CaCO3,在CaCO3水溶液中逐步加入丙酸，在持续搅拌过程中加热，温度控制在70̶—90℃，反应1h左右。待反应液冷却后进行过滤，除去未反映的固体及杂质，得到成品溶液。将滤液加热浓缩至粘稠状，冷却结晶，将结晶产品在110℃下干燥1h，得到丙酸钙产品。其反应方程式为：
CaCO3+2CH3CH2COOH=Ca(CH3CH2COO)2+2H2O+CO2↑
工艺流程如下：
原料→水浴加热反应→冷却抽滤→滤液浓缩→冷却结晶→干燥→产品

三、实验仪器与试剂
仪器：数显恒温水浴锅HH-4，电子调温万用电炉，电热鼓风干燥箱，SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵，粉碎机，筛子，石棉网，布氏漏斗，抽滤瓶，烧杯（250mL,100mL）,玻璃棒，胶头滴管，量筒（10mL，25mL）,吸耳球，25mL移液管，分析天平，250mL锥形瓶，表面皿，滤纸，坩埚2个，普通漏斗，100mL容量瓶，250mL容量瓶，碱式滴定管，玻璃珠
试剂：蛋壳，丙酸，1：1盐酸，碳酸钙，EDTA，10%NaOH溶液，Ca指示剂，去离子水

四、实验步骤
1.将蛋壳用清水清洗，除去杂质，烘干，将蛋壳去膜，并用粉碎机将蛋壳粉碎
，用80目的筛子过筛。
2.EDTA的标定
（一）准确称取0.5gCaCO3于100mL烧杯中，用1：1盐酸溶解样品，将溶液转移至250mL容量瓶中，并稀释定容至刻度线
（二）用25mL移液管移取25mL于锥形瓶中，加入5mL10%NaOH
溶液，再加绿豆粒大小的Ca指示剂，用EDTA滴定至溶液呈纯蓝色，记录所用溶液的体积。平行滴定2-3次。
（三）根据消耗EDTA的体积求出EDTA的浓度
加入Ca指示剂后成紫红色，随着EDTA的加入颜色变成浅红色，达到滴定终点时呈纯蓝色
3.丙酸钙的制备
（一）准确称取6g蛋壳粉两份分别放于250mL烧杯中，分别加入100mL去离子水，用玻璃棒搅拌使其溶解，并分别编号1，2，将2号烧杯放于50℃恒温水浴锅中，1号烧杯放于常温下。
（二）反应过程中分批加入12mL丙酸，并不断搅拌70min。
(三)将2号烧杯冷却后，将两份样品分别过滤于烧杯中取出滤渣并烘干称重，得到W1。
（四）加入玻璃珠后将两份滤液分别放于电炉上加热浓缩至滤液较少时移入坩埚中，再浓缩至粘稠状。
（五）减压抽滤，取出滤渣在110℃下烘干，称重W2。第一次的滤液放于坩埚中再重结晶，在电炉上小火加热至烘干，称重W3，计算产率。
1.加入丙酸前溶液有结块现象。
2.加入丙酸后溶液表面有大量泡沫生成，液体变浑浊。
3.溶液加热时有
激性气味产生
4.结晶和重结晶
程中坩埚壁上出现大量白色晶体。
4.检验丙酸钙纯度
(一)准确称取50℃下的W2样品0.4223g、常温下的W2样品0.4211g于烧杯中，分别加去离子水溶解，转移至100mL容量瓶中，并定容至刻度线处。
（二）用移液管分别移取25mL于250mL锥形瓶中，分别加5mL10%NaOH溶液，再分别加25mL去离子水，分别
加10mg钙指示剂，用已经标定好的EDTA分别进行滴定，平行测定2-3次，记录消耗EDTA的体积。
加入Ca指示剂后成紫红色，随着EDTA的加入颜色变成浅红色，达到滴定终点时呈纯蓝色

五、数据处理
1．EDTA的标定
碳酸钙的质量/g
VEDTA/mL
0.5053
25.02
25.01
25.04
25.07
消耗EDTA的平均体积V=（25.02+25.01+25.04+25.07）mL∕4=25.035mL
由计量关系：CaCO3：EDTA=1：1
所以：CEDTA=
2.丙酸钙产率计算
条件
W0/g
W1/g
W2/g
W3/g
50℃
6.0070
2.4418
1.8524
3.6073
常温
6.0615
1.9403
2.2889
3.7261
由计量关系：CaCO3：Ca(CH3CH2COO)2=1：1
50℃下 W0− W1=6.0070g−2.4418g=3.5652g
生成的丙酸钙理论质量m1=
50℃下产品的产率W50%=
W50′%=
常温下 W0− W1=6.0615g− 1.9403g=4.1212g
生成的丙酸钙理论质量m2=
常温下产品的产率W%=
W′%=
3.丙酸钙纯度的计算
条件
W2′/g
VEDTA1/mL
VEDTA2/mL
W3′/g
VEDTA1′/mL
VEDTA2′/mL
50℃
0.4223
25.52
25.58
1.0051
23.89
23.96
常温
0.4211
25.63
25.71
1.0303
27.83
27.48
50℃下产品的纯度
W50%=
W3%=
常温下产品的纯度
W%=
W3%=
六、思考与小结
（一）产物纯度低的原因分析
1.用EDTA对丙酸钙进行滴定时，对滴定终点判断不准确，未达到滴定终点就停止滴定，消耗的EDTA体积偏小，使纯度较低。
2. 因为烘干不彻底，水分的存在影响了产品纯度。
3.烘干过程中产品与空气接触引入杂质，使纯度偏低。
4.过滤过程中部分杂质溶于水进入到滤液中影响产品的纯度。
5.产品减压抽滤过程中产品接触到滤纸，从滤纸上引入杂质，影响产品纯度。
（二）产物产率低的原因分析
1. 反应时间不够，丙酸未能与蛋壳反应完全。
2.减压抽滤过程中由于用去离子水冲洗样品使部分样品进入到滤液中，增加了W3的量，使样品2产率下降。
3.对样品2进行结晶操作时，有部分样品飞溅出来。
4.对样品2进行重结晶时，温度过高导致晶体溅出。
5.坩埚壁上有大量晶体没有被抽滤，直接洗涤进入到了W3中。
6.用漏斗过滤时，部分滤渣残留在烧杯上，使得W1相对的减少，计算的理论值相对的增加，导致产率降低。
7. 对样品3进行蒸发浓缩、结晶操作时，有部分样品飞溅出来。
七、注意事项
1、加丙酸时应少量多次，边加边搅拌，使反应充分进行；
2、抽滤前要先润湿滤纸，压紧滤纸边缘，以免有产品损失或是抽滤出的母液不干净。
3、高温糊状混合物减压抽滤前要先降至室温再抽滤。
4、滴定时读数要准确，并准确判断滴定终点。
5.EDTA标定时，用1：1HCl溶样时要逐滴加入，边加边搅拌。
6.样品要完全烘干后才能称样，否则质量偏大。
八．结果与讨论：
1.常温下丙酸钙的产率大于50摄氏度时的产率：这是因为在反应过程中，反应温度的升高使得分子运动速度加快，分子间碰撞几率增加，而且温度越高，越有利于CO2气体的溢出，促使反应向生成丙酸钙的方向进行，但温度太高使丙酸和水蒸发太快，导致丙酸和水损失，使丙酸得不到充分的利用，影响丙酸与蛋壳反应的完全程度及产率；反应温度降低虽然使丙酸挥发损失很少，但丙酸有效利用率并没有得到提高。
2.常温下的纯度大于50摄氏度的纯度:常温下分子运动较慢，引入杂质的几率降低；50℃下杂质与丙酸反应比常温下快，纯度不高。
3.常温下W3纯度过高的原因：
滴定过程中由于钙指示剂的加入较少，滴定终点难以判定，颜色变化不是很明显，终点到达后颜色没有显示出来，使消耗的EDTA体积偏大，样品纯度较高，不太符合实际。
九、分工情况
李丽丽
高猛
耿志景
剥蛋壳膜，50℃下的滴定，
抽滤，称重，过滤，减压抽滤，搅拌，定容，结晶及重结晶过程的加热
结晶及重结晶过程的加热，过滤，减压抽滤，常温下的滴定，搅拌，定容
剥蛋壳膜，刷仪器，烘干称量，搅拌，减压抽滤，记录数据、实验现象