食品防腐劑丙酸鈣的制備及質(zhì)量檢測

新型食品防腐劑丙酸鈣(CalciumPropionate)的制備及質(zhì)量檢測

實(shí)驗(yàn)項目丙酸鈣是世界衛(wèi)生組織（WHO）和聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）批準(zhǔn)使用的安全可靠的食品與飼料用防腐劑。丙酸鈣與其它脂肪一樣可以通過代謝被人畜吸收,并供給人畜必需的鈣,這一優(yōu)點(diǎn)是其它防霉劑所無法相比的,被認(rèn)為GRAS。?化學(xué)式：Ca(CH3CH2COO)2?外觀：白色粉末或單斜結(jié)晶?溶解性：易溶于水。微溶于乙醇、甲醇。幾乎不溶于丙酮、苯?穩(wěn)定性：在潮濕空氣中易潮解?毒性：無毒?用途：食品、飼料防腐劑；化妝品防腐劑；藥用，治療皮膚病。

丙酸鈣的物性和用途有很多種，主要采用合成法。以丙酸和氫氧化鈣或碳酸鈣為原料進(jìn)行合成反應(yīng)，然后經(jīng)脫水、精制、干燥而得。原料的來源：1.直接購買氫氧化鈣或碳酸鈣；2.礦石煅燒成氧化鈣；3.貝殼或蛋殼。本實(shí)驗(yàn)采用直接蛋殼和蛋殼焙燒后獲得氧化鈣。制備方法了解丙酸鈣的性質(zhì)及應(yīng)用；掌握食品防腐劑丙酸鈣的制備及檢測方法；熟悉焙燒、研磨、過濾、蒸發(fā)濃縮，稱量、烘干、滴定實(shí)驗(yàn)室基本操作；了解廢棄物的綜合利用。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

蛋殼（或貝殼）是人們生活中廢棄物，而其中含CaCO3為93%以上，是一種天然的優(yōu)質(zhì)鈣源。是一種很好的可利用無毒、安全鈣源。生石灰也可以作為一種很好的鈣源。1.丙酸鈣的合成反應(yīng)：(1)CaCO3+2CH3CH2COOH=Ca(CH3CH2COO)2+CO2+H2O(2)

CaCO3=CaO+CO2CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2+2CH3CH2COOH=Ca(CH3CH2COO)2+H2O二、實(shí)驗(yàn)原理2.產(chǎn)品檢測：鈣的含量鈣滴定分析反應(yīng)：Ca2++H2Y2-=CaY2-+2H+

儀器：馬弗爐，燒杯、托盤天平，烘箱、電爐、水循環(huán)泵、抽濾裝置、電子天平、滴定管、稱量瓶試劑：丙酸、蛋殼、EDTA、鈣指示劑、NaOH三、實(shí)驗(yàn)儀器與試劑方法一：直接以蛋殼為鈣源：工藝路線：蛋殼丙酸中和殼膜分離干燥水洗粉碎抽濾、洗滌蒸發(fā)干燥成品

水洗四、實(shí)驗(yàn)步驟詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）將蛋殼沖洗干凈，去膜，再用蒸餾水洗干凈并涼干，裝入蒸發(fā)皿中于120℃烘箱中烘干，粉碎得蛋殼粉。（2）稱取4.0g上述處理好的蛋殼粉兩份分別放入200mL燒杯中，分別加入50mL蒸餾水，用玻棒攪拌成懸浮液。一個燒杯放于常溫下，另一個燒杯放于50℃恒溫水浴鍋中。（3）向上述兩個燒杯中分別滴加8.0mL的丙酸(滴加要持續(xù)10min左右)，過程中要不斷攪拌，便于CO2氣體逸出，加快反應(yīng)進(jìn)程，加完酸后要繼續(xù)攪拌2h。（4））減壓壓過濾濾(水水浴加加熱的的要冷冷卻至至室溫溫)兩兩份樣品，，用少少量蒸蒸餾水水洗滌滌固體體殘渣渣，然然后取取出殘殘渣并烘烘干稱稱重。。若若濾液液有較較深的的黃色色，則則需加加入適量量的活活性炭炭脫色色，再再次過過濾。。（5））將兩兩份濾濾液分分別轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移至至干凈凈的蒸蒸發(fā)皿皿中，，置于電電爐上上加熱熱濃縮縮至出出現(xiàn)大大量晶晶膜，，停止止加熱，靜靜置冷冷卻至至室溫溫后抽抽濾。。用少少量乙乙醇洗洗滌。。（6））在電電爐上上小火火加熱熱至烘烘干，，稱重重，計計算產(chǎn)產(chǎn)率。比比較兩兩種方方法制制的產(chǎn)產(chǎn)品??！1、向向溶液液中加加入丙丙酸時時要快快速攪攪拌使使產(chǎn)生生的CO2快速逸出出，從從而加加快反反應(yīng)速速率。。2、在在蒸發(fā)發(fā)濃縮縮時，，粘稠稠度不不能太太大以以免混混入雜雜質(zhì)。。3、在在抽濾濾前要要確保保濾紙紙大小小合適適，防防止在在傾倒倒溶液液時將濾濾紙沖沖起，，使濾濾渣進(jìn)進(jìn)入濾濾液，，引入入雜質(zhì)質(zhì)。注意事事項：：方法二二：用用蛋殼殼經(jīng)焙焙燒作作鈣源源：（1））將將蛋殼殼粉碎碎，用用水洗洗干凈凈并涼涼干，，裝入入瓷坩坩堝中中在馬馬沸爐爐中950℃焙焙燒2~3h，，成白白色氧氧化鈣鈣粉末末。（2））稱取取焙燒燒后蛋蛋殼氧氧化鈣鈣4g，加加蒸餾餾水50mL調(diào)調(diào)成，，在室室溫下下，邊邊攪拌拌邊加加入9mL丙酸酸溶液液，加加完后后繼續(xù)續(xù)攪拌拌反應(yīng)應(yīng)30min左左右（（放熱熱反應(yīng)應(yīng)），，測試試反應(yīng)應(yīng)體系系中的的pH值，，如pH＜＜6.5，，則需需加入入石灰灰水調(diào)調(diào)pH=7左右右，澄澄清后后真空空抽濾濾，用用5mL蒸餾餾水洗洗滌濾濾渣，，過濾濾后再再加丙丙酸，，至pH為為8左左右。。（3））經(jīng)過過濾的的丙酸酸鈣溶溶液如如有較較深的的黃色色，則則加入入1g活性性炭進(jìn)進(jìn)行脫脫色處處理，，過濾濾，將濾液倒入入蒸發(fā)皿蒸蒸發(fā)至糊糊糊狀，冷至室溫溫抽干。抽抽干后的產(chǎn)產(chǎn)品裝入蒸蒸發(fā)皿中在在120℃℃烘箱中烘烘2h，產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)為白白色磷片狀狀，冷至室室溫后稱重重，計算產(chǎn)產(chǎn)率。產(chǎn)率率以丙酸的的用量為準(zhǔn)準(zhǔn)。反應(yīng)物配比比：第一次次制備，CaO稍過過量第二次制備備，丙酸稍稍過量反應(yīng)時間：：30min反應(yīng)溫度：：室溫（放放熱反應(yīng)））Ca(OH)2乳液的濃度度：4gCaO+50mLH2O反應(yīng)完后溶溶液的pH：6.5~7涉及到的條條件對產(chǎn)率率的影響兩次制備結(jié)結(jié)果比較CaCO3=CaO+CO2，CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2+2CH3CH2COOH=Ca(CH3CH2COO)2+H2O第一次：CaO過過量10%左右第二次：丙丙酸過量10%左右右但工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中一般還還是以第一一種方法為為主，丙酸酸價格較貴貴。產(chǎn)率：第二二次>第一一次所以丙酸適適當(dāng)過量對對提高產(chǎn)率率有利總結(jié)兩次制備實(shí)實(shí)驗(yàn)總體來來看，比較較成功；在制備性實(shí)實(shí)驗(yàn)上能力力有提升；；同學(xué)團(tuán)結(jié)合合作能力，，實(shí)驗(yàn)中發(fā)發(fā)現(xiàn)問題，，個人及時時解決問題題能力有提提升。有待改進(jìn)之之處：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中專心的的程度以及及對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)現(xiàn)象的敏感感度。就產(chǎn)品來看也也出現(xiàn)了下列列問題部分產(chǎn)品偏黃黃：未脫色。。部分產(chǎn)品晶體體光澤不明顯顯，成粉末狀狀：加熱溫度度過高造成結(jié)結(jié)晶水失去。?；蛘舭l(fā)濃縮縮過度，直至至蒸干。部分產(chǎn)品產(chǎn)率率較低：加熱熱過程中，溫溫度過高或沸沸騰過劇，造造成產(chǎn)品損失失；洗滌產(chǎn)品品過程中，用用水或乙醇洗洗滌，又溶解解了產(chǎn)品。極少部分產(chǎn)品品未烘干。⑶Ca含量量測定（丙酸酸鈣純度檢驗(yàn)驗(yàn)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡?.熟悉EDTA溶液液的配置與標(biāo)標(biāo)定原理和方方法；2.了解配配位滴定法的的原理及特點(diǎn)點(diǎn)；3.了解金金屬指示劑的的使用及其終終點(diǎn)的變化。。二、實(shí)驗(yàn)原理理EDTA：乙二胺四乙酸酸，四元酸，，通常用H4Y表示。（硬堿）（中間堿）↓↑（硬堿）↓↑（中間堿）↑↑能與大多數(shù)金金屬離子形成成穩(wěn)定的1：：1型螯合物物；常用作絡(luò)合滴滴定的滴定劑劑、分離測定定中的掩蔽劑劑。Ca2+＋Y4-→CaY2-乙二胺四乙酸酸(H4Y)難溶于水水，故通常把把它制成二鈉鈉鹽，一般簡簡稱EDTA或EDTA二鈉鹽。EDTA二鈉鈉鹽(Na2H2Y·2H2O)溶解度大大，s=11.1g(22℃)，pH=4.4。EDTA常常因吸附約0.3%的水水分和含有少少量雜質(zhì)而不不能直接用做做標(biāo)準(zhǔn)溶液，，需采用間接法配制標(biāo)準(zhǔn)溶液。常用于標(biāo)定EDTA的基基準(zhǔn)物質(zhì)有：：Zn，ZnO，Cu，，CaCO3，Bi，MgSO4·7H2O，Ni，Pb等。通常選其中與與被測組分相相同的物質(zhì)作作基準(zhǔn)物質(zhì)，，標(biāo)定條件應(yīng)應(yīng)盡可能與測測定條件一致致，以減少系系統(tǒng)誤差。EDTA標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溶液先配制CaCO3的標(biāo)準(zhǔn)溶液：：CaCO3+HCl＝＝CaCl2+CO2+H2O再吸取適量的的上述鈣標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溶液，調(diào)節(jié)節(jié)pH≥12，加入鈣指示劑(H3Ind)，用EDTA溶液來滴定定：金屬指示劑在絡(luò)合滴定中中常選用一種種能與金屬離離子生成有色色絡(luò)合物的顯顯色劑來指示示滴定過程中中金屬離子濃濃度的變化。。M+In→MIn顏色甲顏顏色乙MIn+Y→MY+In顏色乙顏顏色甲應(yīng)具備的條件件：兩種顏色應(yīng)顯顯著不同；顯色反應(yīng)靈敏敏、迅速，有有良好的變色色可逆性；顯色絡(luò)合物穩(wěn)穩(wěn)定性要適當(dāng)當(dāng)，且要溶于于水。比較穩(wěn)定，便便于貯藏和使使用。滴定前：H3Ind→2H++HInd2-(藍(lán)色)HInd2-+Ca2+→CaInd-+H+(藍(lán)色)(酒酒紅色)接近化學(xué)計量量點(diǎn)時：CaInd-+H2Y2-+OH-→CaY2-+HInd2-+H2O(酒紅色)(無色)(藍(lán)色色)終點(diǎn)顏色變化化：酒紅色→藍(lán)藍(lán)色三、實(shí)驗(yàn)試劑劑乙二胺四乙酸酸二鈉鹽（s,A.R.）(已配制并滴滴定好)丙酸鈣（自制制的）6mol·L-1NaOH溶液液鈣指示劑蒸餾水四、實(shí)驗(yàn)步驟驟1.EDTA溶液液的配制和標(biāo)標(biāo)定：①EDTA溶液液的配制在天平上稱取取乙二胺四乙酸酸二鈉鹽約g，轉(zhuǎn)移至一一大燒杯中，，加入適量的的水溶解（可可微熱），然然后轉(zhuǎn)移至500mL的的試劑瓶中。。貼好標(biāo)簽。。②鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的的配制準(zhǔn)確稱取gCaCO3于一燒杯中→蓋上表面皿，，加少量的水水潤濕→再從燒杯嘴處處逐滴加入1+1HCl溶液，至至CaCO3粉末完全溶解解即可→△煮沸2-3mins→待燒杯冷卻后后，用純水清清洗表面皿內(nèi)內(nèi)側(cè)于燒杯中中→將燒杯中的溶溶液定量轉(zhuǎn)移移至250mL容量瓶中中，稀釋至刻刻度并搖勻，，貼好標(biāo)簽。。③EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的的標(biāo)定用移液管移取取25.00mL鈣標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溶液，于錐錐形瓶中，依依次加入20－30mL水，2mL鎂溶液，10mL10％NaOH溶液，少量量的鈣指示劑劑（米粒大小小），搖勻后后用EDTA溶液滴定至至由酒紅色變變?yōu)榧兯{(lán)色，，且半分鐘不不褪色，即為為終點(diǎn)。平行行滴定三份。。④記錄數(shù)據(jù)并計計算出EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液液的濃度。2.丙丙酸鈣產(chǎn)品純純度的檢驗(yàn)準(zhǔn)確稱取0.12~0.15g丙酸鈣三三份，置于250mL錐形瓶中，，加10~40mL蒸餾水溶溶解，加2mL6mol/LNaOH(pH=13左右)，加入5~6滴鈣鈣指示劑，用用c=mol/LEDTA標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)溶液滴定，，當(dāng)溶液從酒酒紅色變?yōu)榧兗兯{(lán)色即為終終點(diǎn)。注意：配位反應(yīng)速度度較慢，滴定定速度不宜過過大，且要充充分振搖