食品防腐劑丙酸鈣的制備及質(zhì)量檢測.ppt

1、新型食品防腐劑丙酸鈣(Calcium Propionate)的制備及質(zhì)量檢測,實驗項目,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)

2、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。 本實驗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、滴定實驗室基本操作； 了解廢棄物的綜合利用。,一、實驗?zāi)康?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 = C

3、a(CH3CH2COO)2 + CO2 + H2O (2) CaCO3 = CaO + CO2 CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2+2CH3CH2COOH = Ca(CH3CH2COO)2+H2O,二、實驗原理,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、實驗儀器與試劑,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

4、,水洗,四、實驗步驟,詳細(xì)實驗步驟： （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）減壓過濾(水浴加熱的要冷卻至室溫)兩份 樣品，用少量蒸餾水洗滌固體殘渣，然后取出殘 渣并烘干稱重 。若濾液有較深的黃色，則需

5、加 入適量的活性炭脫色，再次過濾。 （5）將兩份濾液分別轉(zhuǎn)移至干凈的蒸發(fā)皿中， 置于電爐上加熱濃縮至出現(xiàn)大量晶膜，停止加 熱，靜置冷卻至室溫后抽濾。用少量乙醇洗滌。 （6）在電爐上小火加熱至烘干，稱重，計算產(chǎn) 率。比較兩種方法制的產(chǎn)品！,1、向溶液中加入丙酸時要快速攪拌使產(chǎn)生的CO2快 速逸出，從而加快反應(yīng)速率。 2、在蒸發(fā)濃縮時，粘稠度不能太大以免混入雜質(zhì)。 3、在抽濾前要確保濾紙大小合適，防止在傾倒溶液 時將濾紙沖起，使濾渣進(jìn)入濾液，引入雜質(zhì)。,注意事項：,方法二：用蛋殼經(jīng)焙燒作鈣源： （1） 將蛋殼粉碎，用水洗干凈并涼干，裝入瓷坩堝中在馬沸爐中950焙燒23h，成白色氧化鈣粉末。 （2）

6、稱取焙燒后蛋殼氧化鈣4g，加蒸餾水50mL調(diào)成，在室溫下，邊攪拌邊加入9mL丙酸溶液，加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min左右（放熱反應(yīng)），測試反應(yīng)體系中的pH值，如pH6.5，則需加入石灰水調(diào)pH=7左右，澄清后真空抽濾，用5 mL蒸餾水洗滌濾渣，過濾后再加丙酸，至pH為8左右。,（3）經(jīng)過濾的丙酸鈣溶液如有較深的黃色，則加入1g活性炭進(jìn)行脫色處理，過濾，將濾液倒入蒸發(fā)皿蒸發(fā)至糊糊狀，冷至室溫抽干。抽干后的產(chǎn)品裝入蒸發(fā)皿中在120烘箱中烘2h，產(chǎn)品應(yīng)為白色磷片狀，冷至室溫后稱重，計算產(chǎn)率。產(chǎn)率以丙酸的用量為準(zhǔn)。,反應(yīng)物配比：第一次制備，CaO稍過量 第二次制備，丙酸稍過量 反應(yīng)時間：30min 反應(yīng)

7、溫度：室溫（放熱反應(yīng)） Ca(OH)2乳液的濃度： 4g CaO + 50 mL H2O 反應(yīng)完后溶液的pH：6.5 7,涉及到的條件對產(chǎn)率的影響,兩次制備結(jié)果比較,CaCO3 = CaO + CO2，CaO + H2O = Ca(OH)2 Ca(OH)2+2CH3CH2COOH = Ca(CH3CH2COO)2 + H2O 第一次： CaO過量10%左右 第二次：丙酸過量10%左右 但工業(yè)生產(chǎn)中一般還是以第一種方法為主，丙酸價格較貴。,產(chǎn)率：第二次第一次,所以丙酸適當(dāng)過量對提高產(chǎn)率有利,總結(jié),兩次制備實驗總體來看，比較成功； 在制備性實驗上能力有提升； 同學(xué)團(tuán)結(jié)合作能力，實驗中發(fā)現(xiàn)問題，個人

8、及時解決問題能力有提升。 有待改進(jìn)之處：實驗中專心的程度以及對實驗現(xiàn)象的敏感度。,就產(chǎn)品來看也出現(xiàn)了下列問題 部分產(chǎn)品偏黃：未脫色。 部分產(chǎn)品晶體光澤不明顯，成粉末狀：加熱溫度過高造成結(jié)晶水失去?；蛘舭l(fā)濃縮過度，直至蒸干。 部分產(chǎn)品產(chǎn)率較低：加熱過程中，溫度過高或沸騰過劇，造成產(chǎn)品損失；洗滌產(chǎn)品過程中，用水或乙醇洗滌，又溶解了產(chǎn)品。 極少部分產(chǎn)品未烘干。, Ca含量測定（丙酸鈣純度檢驗）,一、實驗?zāi)康?1. 熟悉EDTA溶液的配置與標(biāo)定原理和方法； 2. 了解配位滴定法的原理及特點； 3. 了解金屬指示劑的使用及其終點的變化。,二、實驗原理,EDTA：乙二胺四乙酸，四元酸，通常用H4Y表示。,

9、（硬堿）,（中間堿）,（硬堿）,（中間堿）,能與大多數(shù)金屬離子形成穩(wěn)定的1：1型螯合物； 常用作絡(luò)合滴定的滴定劑、分離測定中的掩蔽劑。,Ca2+ Y4- CaY2-,乙二胺四乙酸(H4Y)難溶于水，故通常把它制成二鈉鹽，一般簡稱EDTA或EDTA二鈉鹽。 EDTA二鈉鹽(Na2H2Y2H2O)溶解度大，s = 11.1 g (22)，pH=4.4。,EDTA 常因吸附約0.3%的水分和含有少量雜質(zhì)而不能直接用做標(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的基準(zhǔn)物質(zhì)有：Zn，ZnO，Cu，CaCO3，Bi，MgSO47H2O，Ni，Pb等。 通常選其中與被測組分相同的物質(zhì)作基準(zhǔn)物質(zhì)，

10、標(biāo)定條件應(yīng)盡可能與測定條件一致，以減少系統(tǒng)誤差。,EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液,先配制CaCO3的標(biāo)準(zhǔn)溶液： CaCO3 + HCl CaCl2 + CO2 + H2O 再吸取適量的上述鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，調(diào)節(jié)pH12，加入鈣指示劑(H3Ind)，用EDTA溶液來滴定：,金屬指示劑,在絡(luò)合滴定中常選用一種能與金屬離子生成有色絡(luò)合物的顯色劑來指示滴定過程中金屬離子濃度的變化。 M + In MIn 顏色甲 顏色乙 MIn + Y MY + In 顏色乙 顏色甲 應(yīng)具備的條件： 兩種顏色應(yīng)顯著不同； 顯色反應(yīng)靈敏、迅速，有良好的變色可逆性； 顯色絡(luò)合物穩(wěn)定性要適當(dāng)，且要溶于水。 比較穩(wěn)定，便于貯藏和使用。,滴定前：

11、H3Ind 2H+ + HInd2-(藍(lán)色) HInd2- + Ca2+ CaInd- + H+ (藍(lán)色) (酒紅色) 接近化學(xué)計量點時： CaInd- + H2Y2- + OH- CaY2- + HInd2- + H2O (酒紅色) (無色) (藍(lán)色) 終點顏色變化： 酒紅色 藍(lán)色,三、實驗試劑,乙二胺四乙酸二鈉鹽（s, A. R.） (已配制并滴定好) 丙酸鈣（自制的） 6 molL-1 NaOH溶液 鈣指示劑 蒸餾水,四、實驗步驟,1. EDTA溶液的配制和標(biāo)定： EDTA溶液的配制 在天平上稱取乙二胺四乙酸二鈉鹽約 g，轉(zhuǎn)移至一大燒杯中，加入適量的水溶解（可微熱），然后轉(zhuǎn)移至500mL

12、的試劑瓶中。貼好標(biāo)簽。, 鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 準(zhǔn)確稱取 g CaCO3于一燒杯中 蓋上表面皿，加少量的水潤濕 再從燒杯嘴處逐滴加入1+1 HCl溶液，至CaCO3粉末完全溶解即可 煮沸2-3mins 待燒杯冷卻后，用純水清洗表面皿內(nèi)側(cè)于燒杯中 將燒杯中的溶液定量轉(zhuǎn)移至250mL容量瓶中，稀釋至刻度并搖勻，貼好標(biāo)簽。, EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定 用移液管移取25.00mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，于錐形瓶中，依次加入2030mL水，2mL鎂溶液，10mL10NaOH溶液，少量的鈣指示劑（米粒大?。瑩u勻后用EDTA溶液滴定至由酒紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，且半分鐘不褪色，即為終點。平行滴定三份。 記錄數(shù)據(jù)并計算出EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。,2. 丙酸鈣產(chǎn)