食品防腐剂丙酸钙的制备及质量检测

1、实验项目新型食品防腐剂丙酸钙（CalciumPropionate）的制备及质量检测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 食品与饲料用防腐剂。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。丙酸钙的物性和用途化学式：Ca(CH3CH2COO)2外观：白色粉末或单斜结晶溶解性：易溶于水。微溶于乙醇、甲醇。几 乎不溶于丙酮、苯稳定性：在潮湿空气中易潮解毒性：无毒用途：食品、饲料防腐剂；化妆品防腐剂; 药用，治疗皮肤病。制备方法有很多种，主要釆用合成法。以丙酸和氢氧化钙 或碳酸钙为原料进行

2、合成反应，然后经脱水、精 制、干燥而得。.原料的来源：1 直接购买氢氧化钙或碳酸钙；2. 矿石锻烧成氧化钙；3贝壳或蛋壳。本实验釆用直接蛋壳和蛋壳焙烧后获得氧化钙。一、实验目的了解丙酸钙的性质及应用；掌握食品防腐剂丙酸钙的制备及检测方法；熟悉焙烧、研磨、过滤、蒸发浓缩，称量、烘干、滴定实验室基本操作;了解废弃物的综合利用。二、实验原理蛋壳（或贝壳）是人们生活中废弃物，而其中含CaCOj为93%以上，是一种天然的优质钙源。是一种很 好的可利用无毒、安全钙源。生石灰也可以作为一种很 好的钙源。1 丙酸钙的合成反应：(1)CaCO3+ 2CH3CH2COOH = Ca(CH3CH2COO)2 + C

3、02 + H20CaCO3 = CaO + C02CaO + H20 = Ca(OH)2Ca(OH)2+2CH3CH2COOH = Ca(CH3CH2COO)2+H2O2产品检测：钙的含量钙滴定分析反应：Ca2+ + H2Y2- = CaY2 + 2H+三、实验仪器与试剂仪器：马弗炉，烧杯、托盘天平，烘箱、电炉、水循环泵.抽滤装置.电子天平、滴定管.称量瓶试剂：丙酸、蛋壳、EDTA、钙指示剂、NaOH四. 实验步骤方法一:接以蛋壳为钙源:工艺路线:蛋壳=水洗 n 壳膜分离=水洗=> 干燥蒸发=抽滤、洗涤=丙酸中和u粉碎I干燥n成品详细实验步骤:（I）将蛋壳冲洗干净，去膜，再用蒸馅水洗干净

4、并凉 干，装入蒸发皿中于120C烘箱中烘干，粉碎得蛋壳粉.（2）称取40g上述处理好的蛋壳粉两份分别放入 200mL烧杯中，分别加入50mL蒸馅水，用玻棒搅拌成 悬浮液。一个烧杯放于常温下，另一个烧杯放于5（）C 恒温水浴锅中。（3）向上述两个烧杯中分别滴加80mL的丙酸（滴加要 持续10min左右），过程中要不断搅拌，便于CO?气体逸 出，加快反应进程，加完酸后要继续搅拌2h。(4) 减压过滤(水浴加热的要冷却至室温)两份 样品，用少量蒸憾水洗涤固体残渣，然后取出残 渣并烘干称重。若滤液有较深的黄色，则需加 入适量的活性炭脱色，再次过滤。(5) 将两份滤液分别转移至干净的蒸发皿中， 置于电炉

5、上加热浓缩至出现大量晶膜，停止加 热，静置冷却至室温后抽滤。用少量乙醇洗涤。(6) 在电炉上小火加热至烘干，称重，计算产 率。比较两种方法制的产品！注意事项：1、向溶液中加入丙酸时要快速搅拌使产生的CO?快 速逸出，从而加快反应速率。2、在蒸发浓缩时，粘稠度不能太大以免混入杂质。3、在抽滤前要确保滤纸大小合适，防止在倾倒溶液 时将滤纸冲起，使滤渣进入滤液，引入杂质。方法二：用蛋壳经焙烧作钙源，(1) 将蛋壳粉碎，用水洗干净并凉干，装入瓷堆竭中 在马沸炉中9509焙烧23h,成白色氧化钙粉末。(2) 称取焙烧后蛋壳氧化钙4g,加蒸馅水50mL调成， 在室温下，边搅拌边加入9mL丙酸溶液，加完后继

6、续 搅拌反应30min左右(放热反应)，测试反应体系中 的pH值，如pHV65,则需加入石灰水调pH=7左右， 澄清后真空抽滤，用5ml蒸馆水洗涤滤渣，过滤后 再加丙酸.至pH为8左右。(3)经过滤的丙酸钙溶液如有较深的黄色，则加入 仪活性炭进行脱色处理，过滤，将滤液倒入蒸发皿 蒸发至糊糊状，冷至室温抽干。抽干后的产品装入 蒸发皿中在12(TC烘箱中烘2h,产品应为白色磷片 状，冷至室温后称重.计算产率。产率以丙酸的用 量为准。涉及到的条件对产率的影响反应物配比：第一次制备，CaO稍过量 第二次制备，丙酸稍过量反应时间：30min反应温度：室温(放热反应)ntCa(OH)2乳液的浓度：4g C

7、aO + 50 mL H2O反应完后溶液的pH： 6.5-7两次制备结果比较CaCO3=CaO + CO2, CaO + H2O = Ca(OH)2Ca(OH),+2CH3CH,COOH = Ca(CH3CH,COO)2 +H2O第一次: 第二次:CaO过量10%左右丙酸过量10%左右产率：第巴欠第二茨'叔丙酸酪过量对提高产WW但瞇生产中-般还是以第-种方法为主，丙酸价格两次制备实验总体來看，比较成功；在制备性实验上能力有提升；同学团结合作能力，实验中发现间题，个人及时解 决问题能力有提升。有待改进之处：实验中专心的程度以及对实验现象 的敏感度。就产品来看也出现了下列问题部分产品偏黄：

8、未脱色。部分产品晶体光泽不明显，成粉末状：加热温度过高造成结晶水失去。或蒸发浓缩过度，直至蒸干。部分产品产率较低：加热过程中,L度过高或沸腾勰般碎严品过程中用水或乙极少部分产品未烘干。Ca含量测定（丙酸钙纯度检验）一、实验目的1熟悉EDTA溶液的配置与标定原理和方法;2. 了解配位滴定法的原理及特点；3. 了解金属指示剂的使用及其终点的变化。二、实验原理EDTA：乙二胺四乙酸，四元酸，通常用HjY表示。H 严 COOH（硕碱）N * CH2 H2N +（便碱）HOOCH2C （中间破（中何如 CH2CXDO'A/Tt i能与大多数金属离子形成稳定的1: 1型螯合物;常用作络合滴定的滴定

9、剂、分离测定中的掩蔽剂。乙二胺四乙酸（HY）难溶于水，故通常把它制成二钠盐，一般简称EDTA或EDTA二钠盐。 EDTA二钠盐(Na2H2Y-2H2O)溶解度大，s=ll.l g(22*C), pH=4.4oEDTA标准溶液 EDTA常因吸附约0.3%的水分和含有少量杂质而 不能直接用做标准溶液，需釆用间接法配制标准溶液。常用于标定EDTA的基准物质有：Zn, ZnO, Cu,CaCOj, Bi, MgSO4-7H2O, Ni, Pb等。通常选其中与被测组分相同的物质作基准物质， 标定条件应尽可能与测定条件一致，以减少系统 误差。先配制CaCOs的标准溶液：CaCO3 + HC1 = CaCl

10、2+ CO2 + H2O再吸取适量的上述钙标准溶液，调节pH>12,加入钙指示剂(H.Jnd),用EDTA溶液来滴定:金属指示剂在络合滴定中常选用一种能与金属离子生成有色络合 物的显色剂来指示滴定过程中金属离子浓度的变化。颜色甲颜色乙MIn +Y->MY+In颜色乙颜色甲应具备的条件：I.两种颜色应显著不同；、显色反应灵敏、迅速，有良好的变色可逆性;3显色络合物稳定性要适当，且要溶于水。4. 比较稳定，便于贮藏和使用。三、实验试剂乙二胺!1!乙酸二钠盐（s,AR）（已配制并滴定好） 丙酸钙（自制的）6 mol-L 1 NaOH 溶液钙指示剂四、实验步骤1EDTA溶液的配制和标定：E

11、DTA溶液的配制在天平上称取乙二胺四乙酸二钠盐约 g,转 移至一大烧杯中，加入适量的水溶解（可微热）， 然后转移至500mL的试剂瓶中。贴好标签。钙标准溶液的配制准确称取g CaCO,于一烧杯中-盖上表面皿，加少量的水润湿一再从烧杯嘴处逐滴加 入1+1 HCI溶液，至CsiCCh粉末完全溶解即可+ 煮沸2-3mins t待烧杯俺却后，用纯水清洗表 面皿内侧于烧杯中一将烧杯中的溶液定量转移 至25（hnL容量瓶中，稀释至刻度并摇匀*贴好标 签.EDTA标准溶液的标定 用移液管移取25.00mL钙标准溶液，于锥形瓶中， 依次加入20-30mL水，2mL镁溶液，10mL10% NaOH溶液，少量的钙指示剂（米粒大小），摇 匀后用EDTA溶液滴定至由酒红色变为纯蓝色，且半分钟不褪色，即为终点。平行滴定三份。记录数据并计算出EDTA标准溶液的浓度。2.丙酸钙产品纯度的检验 准确称取0.12 0.15 g丙酸钙三份，置于250 mL锥 形瓶中，加10 40 mL蒸馏水溶解，加2 mL 6 mol/L NaOH （pH=13左右，加入5 6滴钙指示 剂，用c = mol/L EDTA标准溶液滴定，当溶 液从酒红色变为纯蓝色即 为终点。注意：1.配位反应速度较慢，滴定速度不宜过大，且要充 分振摇。2.溶 液pH值的控制。五、数据记录数据