用蚝壳制备丙酸钙的研究

张海鹏

(江门市疾病预防控制中心 理化检验科，广东 江门　529000)

丙酸钙是我国近几年发展起来的新型的食品防腐剂。它的防腐保鲜奇效使它广泛应用于面包、西点、酱油、水果、肉类等的防腐保鲜[1-2]。丙酸钙不仅可以延长食品的保质期，而且它还可以通过代谢作用被人体吸收，这是其他防腐剂无法比拟的[3]。

目前我国对牡蛎等海产贝类资源的开发主要是加工其可食用部分，在利用了可食用部分的同时，大量的海产品壳则作为垃圾被丢弃。由于国内目前对牡蛎壳的资源化利用不足，如何有效利用牡蛎壳，变废为宝是本研究的方向及目的。蚝壳中的碳酸钙含量很高，如果将蚝壳作为一种钙源用于制备各种钙盐，既可以可以充分利用生物资源，还可以减轻对环境的污染[4-5]。

本研究以蚝壳煅烧得到的悬浊液为原料，加入配制成一定浓度的丙酸溶液进行中和反应，并配合温度控制等措施。反应过程中不停搅拌，反应结束后静置。过滤，烘干，得到丙酸钙成品。

试验以过量的CaO与丙酸反应来制备丙酸钙，即用约0.07 moL的CaO与约0.1 moL的丙酸反应。

1　实验部分

1.1　丙酸钙的制备方法

把蚝壳敲打成小粒状，接着用水浸泡(让水把蚝壳淹没)，把蚝壳外表面上的泥土和污物清洗干净，晾干。

把蚝壳装在坩埚中，用盖子盖住，但留点缝隙。然后放到马弗炉中煅烧。把煅烧好的蚝壳冷却，然后研磨成粉。将研磨好的蚝壳粉倒入100目的筛子中过筛，将不能滤出的蚝壳粉继续研磨，直至全部蚝壳粉过筛。把筛好的粉末装于密闭瓶中，贴好标签，备用。称取0.4 g蚝壳煅烧粉于250 mL的烧杯中，用少量水湿润，盖上表面皿，滴加盐酸溶液至试样溶解，加水50 mL，加热至沸10 min，除去CO2，过滤全部移入250 mL容量瓶中，加水至刻度，摇匀，准确移入25 mL置于250 mL锥形瓶中，加5 mL三乙醇胺，25 mL水和5 mL氢氧化钠溶液及少量钙指示剂，用EDTA标准溶液滴定，溶液由红色变为纯蓝色为终点。计算出蚝壳中氧化钙的含量，质量百分数表示。

试验以过量的氧化钙与丙酸反应来制备丙酸钙，即用约0.07 moL的氧化钙与约0.1 moL的丙酸反应。

配制一定浓度的蚝壳粉悬浊液，再配制一定浓度的丙酸溶液，缓慢加入悬浊液中，搅拌，放入一定温度的水浴中加热反应一定时间，过滤。

1.2　制备条件优化

改变丙酸浓度做6组实验。根据测定的蚝壳粉中 得含量进行换算，将蚝壳粉用无 水配置成5%的悬浊液，分别缓慢加入浓度为30%、40%、50%、60%、70%、99.62%的丙酸，置于60℃的恒温水浴中反应80 min。反应过程中保持温度恒定，不断的搅拌，观察实验现象，记录时间。趁热过滤，记录过滤温度，溶液移入250 mL容量瓶中，定容，测量滤液中钙含量，换算实际丙酸钙量，计算丙酸钙产率。

改变反应温度做6组实验。根据以上实验，固定反应最佳丙酸浓度。根据测定的蚝壳粉中 得含量进行换算，将蚝壳粉用无 水配置成5%的悬浊液，缓慢加入浓度为99.62%的丙酸，分别置于5种反应温度：室温、40℃、60℃、80℃、90℃的恒温水浴中反应80 min。反应过程中保持温度恒定，不断的搅拌，观察实验现象，记录时间。趁热过滤，记录过滤温度，溶液移入250 mL容量瓶中，定容，测量滤液中钙含量，换算实际丙酸钙量，计算丙酸钙产率。

改变反应时间做6组实验。根据以上实验，固定最佳丙酸浓度和最佳反应温度。根据测定的蚝壳粉中 得含量进行换算，将蚝壳粉用无 水配置成5%的悬浊液，缓慢加入浓度为99.62%的丙酸，置于60℃的恒温水浴中反应，反应时间分别为20 min、40 min、60 min、80 min、100 min、120 min。反应过程中保持温度恒定，不断的搅拌，观察实验现象，记录时间。趁热过滤，记录过滤温度，溶液移入250 mL容量瓶中，定容，测量滤液中钙含量，换算实际丙酸钙量，计算丙酸钙产率。

改变氧化钙悬浊液浓度做6组实验。根据以上实验，固定最佳丙酸浓度、最佳反应温度和最佳反应时间。根据测定的蚝壳粉中 得含量进行换算，将蚝壳粉用无 水配置成3%、5%、7%、9%、11%、13%的悬浊液，缓慢加入浓度为99.62%的丙酸，置于60℃的恒温水浴中反应80 min。反应过程中保持温度恒定，不断的搅拌，观察实验现象，记录时间。趁热过滤，记录过滤温度，溶液移入250 mL容量瓶中，定容，测量滤液中钙含量，换算实际丙酸钙量，计算丙酸钙产率。

2　结果与讨论

2.1　煅烧与灰化条件的选择

在煅烧温度为1000℃，煅烧3 h，其粉末中CaO含量最高，达97%。所以，选择煅烧分解条件为：煅烧温度1000℃，煅烧时间3 h。

2.2　丙酸浓度对丙酸钙合成的影响

以丙酸浓度为变量，其他的反应条件相同的情况下，丙酸浓度为99.62%时，丙酸钙产率达到最大值。随着丙酸浓度的增加，产率逐渐上升，这是由于丙酸浓度低时，正反应速率缓慢，反应80 min并没能反应完全，但当丙酸浓度达到99.62%左右时反应最完全，丙酸钙产率达最大值。所以根据实验结果看出，丙酸浓度为99.62%为最佳。

2.3　反应温度对丙酸钙合成的影响

以反应温度为变量，其他的反应条件相同的情况下，反应温度为60 ℃时，丙酸钙产率达到最大值。随着温度的升高，产率呈先上升后下降的情况，这是由于温度的升高可以加大分子间的碰撞几率，促使反应向正反应方向进行，生成丙酸钙，到60℃时达到最大值，之后再升高温度，产率反而下降。所以根据实验结果看出，反应温度为60℃为最佳。

2.4　反应时间对丙酸钙合成的影响

以反应时间为变量，其他的反应条件相同的情况下，反应时间为60 min时，丙酸钙产率达到最大值。随着时间的延长，丙酸钙产率出现上下波动，60 min时达到最大值。所以根据实验结果，反应时间60 min为最佳。

2.5　氧化钙悬浊液浓度丙酸浓度对丙酸钙合成的影响

以氧化钙悬浊液浓度为变量，其他的反应条件相同的情况下，悬浊液浓度为5%时，丙酸钙产率达到最大值。随着悬浊液浓度的增大，产率呈先上升后下降的情况，这是由于丙酸钙易溶于热水中，当反应体系中水量较小时，反应不能进行完全，仍有部分CaO残留，致使丙酸钙产率减小，但反应体系中水量太多时，溶于水中的Ca(OH)2量增多，从而降低了产率。所以根据实验结果看出，氧化钙悬浊液浓度为5%为最佳。

4　结论

蚝壳在1000℃下，煅烧3 h，其粉末中CaO含量最高，达到97%以上。

实验结果表明，以蚝壳为原料，制备丙酸钙的最佳条件为：蚝壳粉悬浊液为5%，丙酸浓度为99.62%，反应温度为60℃，反应时间为60 min，丙酸钙的产率达最大值，为96.89%。

本实验是利用废弃的蚝壳作为原料，完全符合现今的发展理念。但美中不足是实验还存在一定误差，主要由于实验条件。若此实验完整后，更可以适合批量生产，投入日常生活，工业等各种用途。