用鸡蛋壳制备食品钙强化剂—丙酸钙

一 ， ， 用鸡蛋壳制备食品钙强化剂一一丙酸钙 曲阜师范大学化学系 孙学军 ／3择和 蓑_鹏罾壳 雨酸黜实验 噪作以及最佳反应醌帆浓度等条件的选 ， 摘要 ABS I’RAC I、 In this paper，age iutroduced the experimental principle and the operation of calcium propionate made from egg shells。W e also introduced the opti— mum condltious of reactiou tern peratu re，time，coneentration，eta．and discu— ssed the result． 一 、 前 言： 随着人民生活水平的提高和食品工业的发展，鸡蛋的消耗量大幅度增加。由于目前国 内对鸡蛋壳资源的利用率还很低，人们倪利用 了可食用部分即蛋清、蛋黄，大量鸡蛋壳被 扔弃，对环境造成了很大污染。初步估计一个中等城市每月所扔弃的蛋壳总量约为50~80 吨。如能充分利用，不仅可变废为宝为社会增加财富，还可减少对环境的污染。 对鸡蛋壳组成成分的证明：蛋壳中主要成分为CaCO。，另外含有少量有机 物 、 P、Mg、Fe及微量Si、Al、Ba等元素。其组成的百分含量为；CaCO ；93 }MgCO。 1．0％J Mg8(PO4) ：2．8 I有 机 物；3．2 为 了进一步拓宽鸡蛋壳综台利用的途径，变废为宝，我们对将鸡蛋壳直接煅烧分解制 ~rCaO，再与有机酸反应制备活性钙制剂的方法和条件进行了实验，得到了满意的结果 。 从而为蛋壳的综合利用提供 了一种可行的方法 本文将阐述一种利用蛋壳制备食品用钙强 化剂——丙酸钙的方 法和有关条件 ：、实验原理； 蛋壳组成分析证明，蛋壳中CaCO 含 量高于90 。 因蛋壳是生物组织，无毒，所以用 蛋壳制备的丙酸钙无毒，可作为钙强化剂，用于食 品添加。据文献记载，丙酸钙的制备主 要有二种方法：一种是用CaCOs与丙酸直接作用制备丙酸钙}另一种是用Ca0与 丙酸中 和制备丙酸钙。对两种方法对比实验发现 ：用鸡蛋壳制备丙酸钙时采用第二种方法较好 。 因为用中和法制备的丙酸钙不受蛋壳色素及有机成分的影响，且 无 色、无 味、纯 度高、 质量好。 本文采用中和法制备丙酸钙。其原理为：蛋壳洗净除杂晾干后 高温般烧分解，蛋壳灰 化除去有机物，得Ga0含量高于98 的蛋壳灰分；蛋壳灰分加入水，制成石灰乳；加入丙酸 溶液进行中和反应I纯化浓缩后得食品用丙酸钙。 (Ca[c。H 0 ] ) 2l * 一 嫩 愈 氛 震 维普资讯 http://www.cqvip.com 反应式： CaCO (蛋壳)直』 —蟹一Ca0 (蛋壳葳分) CaO+H2O— — -’Ca(OH)3(石灰乳) Ca(oH)2+2 CHlCHjCOOH— Ca[CHsCH,CO0~t+2 H20 三、简单工艺流程t 鸡蛋壳 苎i 一cao— L 一石灰乳塑 中和 —堡L-’丙酸钙 楚堕 鱼壁-’丙酸钙产品。 四、实验部分t 1．仪器和试剂： 鸡蛋壳； 由本校糕点加工组收集提供。 马福炉；天津市科学器材厂生产，热电偶控温范围～1 300。Ca 电热恒温干燥箱t上海三星电热器厂生产 (50~200。C)。 丙酸：化学纯，上海试剂公司出品。 2．操作步骤殁方法t (1)蛋壳预处理t 鸡蛋壳用 自来水清洗去除泥土及粘附的杂质，粉碎后再用清水提泡一小时，去除水面 漂浮的蛋壳膜，过滤得洁净蛋壳粉，晾干后在干燥箱中1t0。C烘千除水--tl,时，得实验用 蛋壳粉备 用。 (2)艘烧分解； 称取一定量蛋壳粉，置于马福炉内1000。C般烧一小时，得白色蛋壳灰分——CaO。 (8)中和制备丙酸钙t 将蛋壳灰分研细加入一定量的水，制成石灰乳，然后在不断搅拌下，缓慢将丙酸溶液 加人，继续搅拌致溶液澄清得丙酸钙溶液。 (4)浓缩t 丙酸钙溶液冷却后过滤，除去不溶物，滤液移人蒸发皿中，加热蒸发浓缩得白色粉末 状丙酸钙 在千燥箱中手120~140。C烘千脱水，得白色粉末状无水丙酸钙产品 五、结累与讨论， 1．蛋壳分解t 按文献的报道， 我们将蛋壳在1000。O煅烧一小时制得蛋壳灰分，其 产率为93．6 ， 用于实验效果很好。 2．丙酸过量摩尔数及浓度对产率的影响； 为了使Ca(OH)。与丙酸的中和反应完垒，产品中不含Ca(OH)。，提高丙酸钙的产 率，必须使丙酸过量。另外丙酸浓度不同，直接影响中和反应速度及浓缩时间。所以，我 们在丙酸钙的制备中，对丙酸过量摩尔数和丙酸浓度进行了实验，结果如下 (1)丙酸过量摩尔数的选择： 称取 3克蛋壳灰分 (O．0535moi)与不同摩尔数的丙酸反应 (理论上氧化钙摩尔数 ： 丙酸摩尔数=1：2)。丙酸过量摩尔数不同对制备反应的影响见 I： 维普资讯 http://www.cqvip.com 表 I 组号7 CaOm。暾 丙酸m。l数J丙酸过量m。l数J丙酸钙烘干后重(克)J 产品外观 1 0．0535 0．1070 -0 8．3 白色无味粉末 2 0．O535 0．1203 0 ． 013 8．5 白色无味粉末 3 0．0535 0．I 33 6 0 ．027 8．7 白色无缘粉末 4 0 0535 0 ．1470 0．040 9．0 白色无味粉末 5 0．0535 0．1604 0．053 9 ． 1 白色无味精末 6 0．0535 0．1737 0 ． 067 8．9 白色微有酸味粉柬 7 0．0535 0 ．1871 0．080 9．0 白色微有酸味粉末 由表 I数据可得出t丙酸过量0．053摩尔时，反应结果最好。 (2)丙酸浓度 的选择； 将 3 gCaO溶于40ml水中，控制丙酸过量0．05 3摩尔，使用不同浓度的丙酸进行 四 组 平行实验，中和反应情况及结果如下表 Ⅱ： 表Ⅱ 组 号 I 内隈蔽魇 内醒用量 石灰乳加八丙酸 丙酸钙120’C C aO重量(克) (tool -1 ) (too 反应速度 烘干二小时重(克) 1 3 3 20 ．1 J搅拌30分钟后澄清 8． 9 2 8 1O 16 搅拌I13分钟后澄清 9．0 3 3 12 13 ． 4 立即澄清 9．0 一 一 4 3 13 12． 3 立即澄清 9．1 (8)由表 I和表 Ⅱ得出，控制丙酸过量在0．053moi，浓度 在12～ 13tool·l～， 可 使中和反应快速完成，并有利于提高丙酸钙的产率、缩短浓缩时间，从而减短整个反应的 周期。 8．石灰乳溶液的浓度对丙酸钙产率的影响： 由于丙酸钙在水中有一定的溶解度，当反应体系中水量较小时，反应不易进行完垒且 产品中会有少量的CaO，不利于提高产率和产品纯度；如体系中含水量太高刚相应要加长浓 缩时间。为此，我们对反应中使用最佳石灰水溶液的浓度进行选择，四组平行实验结果如 下t 3克CaO溶于不同体积的水 中，分别与12毫升浓度为13moL·L’ 的丙酸反应，结果 如表 Ⅲ： 23 维普资讯 http://www.cqvip.com 表皿 组 CaO重量 配制石灰乳 以CaO计石灰 丙酸浓度 丙酸用量 浓缩时间 120。C烘干二 乳浓度 号 (克) 加八水(m1) (real·1 ) (m0J·1 ) (m1) (分) 小时丙酸钙 (克) l 3 30 1．80 l3 l2 15 8． 5 2 3 40 1．34 l3 12 30 9 ． 1 3 3 50 1 ． 07 13 12 40 9．1 4 3 60 0． 89 l3 12 SO 9．0 由上表可得出，当石灰水溶液以Oa0计浓度为1．O～1．3tool·l一 时，反应结果 最 好， 需要的浓缩时间较短。 4．产率计算： (1)五组平行实验情况记录 每组称取 8克蛋壳灰分，溶于4O毫升水中，分别与12毫升浓度为13m0l·l一-的 丙 酸反 应，结果如表IV； 表IV 1 2 3 4 6 ● 辨千后丙酸钙 ( 8．9 9．1 9 ． O 9．0 8．9 产品外观 白色粉末 白色粉末 白色粉末 白色粉末 白色粉末 L2) 严 平 计 算 CaO~．Ca(0H)= Ca 8H5Oz) 56 186 8 X 理论产量t x= =9．96 (克) 五组实验平均产量： = ± ±盟 =9 ．o(克) 丙酸钙的产率=丽9．0i 100％=9O·36％ 穴、总 结t 综上所述，可得出由蛋壳分解法制备丙酸钙的实验条件及结论如下； 1·煅烧温度1000。C，时间一小时，蛋壳完垒分解为CB0灰分 。 2·用于与丙酸 中和反应的石灰乳浓度应为1．1～1．3tool·l～ ， 这样既可保证反应完 垒，又可通过过滤把不反应的杂质除去而少损失有用成分 3·中和反应时丙酸浓度高对制备有利。但一般应控制在12～13m01．1_- ， 且应保证 丙酸过量O·053 ol，此时既可使反应完垒又不会使丙酸在产品中残留太多 ， 有利于 提 高 产品质量。 (下转第16页) 24 维普资讯 http://www.cqvip.com 3．组织形态：整粒菇组织脆嫩，略有弹性， 切削整齐，柄长不超过 6 mm，菌柄菌褶不变黑。 畸形菇 病斑菇。 形态完整良好，不开伞。菌柄无空心； 允许少量菇有小裂口及小修整。无严 重 4．净重：将蘑菇辩骧并沥水5分钟后称取的实际 重 量。重 量误 差．范 围 十 3～ 一 1 5．杂质：对金属、玻璃碎片、虫体、石子、纸 片、头发等有害杂质不允许存在。对 竹丝、麻丝、纱头、草屑、蘑菇片屑等杂质不超过10 袋数，每袋内不超过1l~ooo。 6．包装：内包装聚乙烯袋是否破裂，封口是否完好。外包装纸箱是否坚固完整，标 记是否清楚、脱落。 (二)卫生检验 ’ 1．农药允许残留量标准按GB2763-81~GB4788--84执行 即蘑菇中农药 残 留 量 按下述标准执行。 六六六≤o．2mg／kg 杀螟硫磷 ≤0．4mg／kg DDT≤0．1mg／kg 倍硫磷≤0．05mg／kg。 甲拌磷：不得检 出 ， 2 ， ． 微量元素允许量标准按GB2762-81和GB481O~84执行。即蘑菇中微量元素允许 量按下述标准执行 r 乘≤O．Olmg~kg 总砷≤0,Smg／kg 8．微生物指标暂订如下： 细菌总 数：每克样 品细菌总 数不超过1O万个。 大肠杆菌：每百克样品大肠杆菌不得梭出。 大脑菌群：每克样 品大肠菌群不得检出。 葡萄球菌。应为阴性。 。 抄门氏菌t应为阴性 为确 保微生物在控制的标准范 围内，速冻蘑菇成品的检验必须每 2小时抽验一次。 t三)理化检验包括速冻蘑菇的组织切片的显微照相 观察细胞组织损伤情况 测定 速冻蘑菇的主要营养成分t蛋白质、，维生索、糖类、有机酸、矿物质、水分等含量的变化情况。 +=、冷藏 。 、 ． 将检验后符合质量标准的速冻蘑菇迅速放入冷藏库冷藏。冷藏温度 一18～ 一20~C， 温度波动范围±1。C以 内，速冻蘑菇宜放入专门存放速冻谎 菜的专用库。在此温度 下 冷 藏期限为 8～l0个 月。 ： ． 参考爻献 《喀) 。 (上接第24页) 4．产品干燥时可除去水和少量丙酸。但应控制干燥温度在ll0～1 4o。O之间 ，烘千 时间约为=小时。园产品极易吸水，所以真空干燥效果更好。 一 5．将本文报道的方法与蛋壳直接与丙酸作用釉备丙酸钙的方法相比，前法l可大大节 省时间，同时避免了丙酸直接分解蛋壳造成有机物对产品的污染，大大提高了产品质量。 6·该法制备的丙酸钙是 白色、无味的粉末。因系用生物组织 (蛋壳)羟分解，中和 制备 所 具有无毒、无色、纯度高等特点，可作为钙强化剂用于食品和医药生产。 参考文献 (略) 16 维普资讯 http://www.cqvip.com