利用雞蛋殼制備丙酸鈣的工藝及其應(yīng)用研究
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1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
近幾年來(lái), 隨著人民生活水平的提高和食品工業(yè)的發(fā)展, 雞蛋的消耗量大幅度增加。由于人們僅利用了可食的蛋清和蛋黃部分, 而大量蛋殼卻被廢棄, 特別是蛋粉廠和蛋類制品加工廠, 每天都要產(chǎn)生成噸的蛋殼, 對(duì)環(huán)境造成很大污染。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2003年我國(guó)雞蛋總產(chǎn)量為2233．2萬(wàn)t，占世界雞蛋總產(chǎn)量的40％，我國(guó)每年大約產(chǎn)生300萬(wàn)t的蛋殼垃圾。大量的蛋殼垃圾在自然狀態(tài)下很難被分解，造成了垃圾處理困難以及廢棄資源的浪費(fèi)。然而蛋殼中含93%的CaCO3, 1.0%的MgCO3, 2.8%的Mg3 (PO4)2 和3.2%的有機(jī)物, 如以蛋殼為主要原料, 加入丙酸生產(chǎn)丙酸鈣, 既可節(jié)省資源, 降低成本, 又可解決蛋殼對(duì)環(huán)境所造成的污染。
丙酸鈣是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型食品加劑,其毒性遠(yuǎn)低于我國(guó)廣泛應(yīng)用的苯甲酸鈉,被認(rèn)為是食品的正常成分,也是人體內(nèi)代謝的中間產(chǎn)物加之又較山梨酸鉀便宜得多,故可在食品中較多地添加,可延長(zhǎng)食品保鮮期,防止食物中毒。丙酸鈣屬酸性物質(zhì),對(duì)霉菌、好氣性芽孢桿菌和革蘭氏陰性菌均有很好的殺滅作用, 對(duì)酵母菌無(wú)害。丙酸鈣不僅對(duì)人體無(wú)毒、無(wú)副作用, 而且還有抑制產(chǎn)生黃曲霉素的作用, 其防腐作用良好, 可廣泛用于面包、糕點(diǎn)等食品的防腐，在人的飲食結(jié)構(gòu)中添加少量的丙酸鈣可以減少肝癌的發(fā)病率。起抑制作用的是丙酸，且丙酸為人體代謝產(chǎn)物之一，不會(huì)對(duì)人體造成危害。
2. 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述
國(guó)內(nèi)：近些年，關(guān)于丙酸鈣的制備研究越來(lái)越深入。劉愛(ài)文利用毛蛤殼為原料制備丙酸鈣，操作簡(jiǎn)單安全，成本低，而且產(chǎn)品的手率也比較高、質(zhì)量好。高新以牡蠣殼為原料，采用常溫常壓直接法制備丙酸鈣，丙酸鈣的平均含量達(dá)到99.61%。張彬也利用甲克類水產(chǎn)動(dòng)物的廢棄物為鈣源，與丙酸合成丙酸鈣。隨著人們對(duì)丙酸鈣的逐漸重視，制備丙酸鈣的方法將會(huì)越來(lái)越多，丙酸鈣的制備工藝也將不斷得到提升。
丙酸鈣的生產(chǎn)應(yīng)用：丙酸鈣作為保鮮劑被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)中，它能延長(zhǎng)食品的保鮮期，廣泛應(yīng)用于面包、蛋糕、飲料、谷物等食品加工業(yè)。嚴(yán)成的試驗(yàn)表明。在0℃下，丙酸鈣濃度為3%。牛肉的貯藏期可達(dá)到24d，常溫下牛肉的貯藏期暗道12d，保存期明顯常與不加丙酸鈣的牛肉保存期。王紅寧等在研究防腐劑對(duì)芽孢桿菌的抑菌、殺菌作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，丙酸鈣對(duì)芽孢桿菌繁殖體有抑制并殺滅作用。陳南南在研究食品防腐劑對(duì)菌的抑制效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，不同防腐劑對(duì)菌的抑制作用有所差別，其中丙酸鈣對(duì)枯草芽孢的抑制作用最好。包紅朵實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)丙酸鈣防腐劑對(duì)河谷鐮刀菌和黃曲霉菌均有抑制作用，而且，隨著防腐劑濃度的增加，抑制效果越明顯。這些研究都表明，丙酸鈣對(duì)大部分菌類都有抑制作用。丙酸鈣還能用作飼料防腐劑，在飼料中，丙酸鈣對(duì)霉菌、革蘭氏陰性菌、黃曲霉素等敏感，具有獨(dú)特的防腐、防霉性質(zhì)。荊亞鈴在研究防腐劑在面包中的應(yīng)用時(shí)發(fā)現(xiàn)，丙酸鈣與脫氫醋酸鈉兩者 的分配形式更有利于面包保質(zhì)期的延長(zhǎng)，復(fù)配的比例為6:4.還有實(shí)驗(yàn)表明，肉仔雞日梁中配合添加EM(有效微生物群落)和酸化劑能使仔雞腸內(nèi)容物的總蛋白酶、脂肪酶和總淀粉酶活性增強(qiáng)，氨基酸含量和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶活性增強(qiáng)，氨基氮含量和丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶火星體改，二血清尿素氮遂平、膽固醇、甘油三只含量降低。同事，血鈣、血磷水平提高，脛骨中鈣磷含量增加。
在國(guó)外(如英國(guó)、加拿大、意大利等) , 丙酸鈣已先后被批準(zhǔn)使用。1963年, 日本將丙酸用于 食品工業(yè)。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)報(bào)道,丙酸鈣與其他脂肪酸一樣可被機(jī)體代謝、利用來(lái)供給人體必需的鈣, 這一優(yōu)點(diǎn)是其他防腐劑所無(wú)法比擬的。丙酸鈣還可以做成分散劑溶液和軟膏, 對(duì)治療皮膚寄生性霉菌引起的疾病具有較好的療效。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
本課題的`內(nèi)容
�。�1）將廢棄的雞蛋殼利用煅燒的方法制作成氧化鈣，然后再和丙酸反應(yīng)制成丙酸鈣，研究生產(chǎn)丙酸鈣的最佳工藝參數(shù)。
�。�2）研究丙酸鈣在食品防腐抑菌方面的應(yīng)用的
試驗(yàn)因素：丙酸的用量，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間等；
試驗(yàn)指標(biāo)：丙酸鈣的用量；
試驗(yàn)方法：采用單因素試驗(yàn)、二次通用旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)，研究工藝參數(shù)對(duì)丙酸鈣產(chǎn)率的影響。
預(yù)期結(jié)果：（1）得出雞蛋殼制酸鈣的最優(yōu)工藝參數(shù)。
�。�2） 利用制備好的丙酸鈣，研究其在香腸中的防腐抑菌作用，并確定丙酸鈣在什么PH下抑菌效果最好。
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3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容
本課題的內(nèi)容是將廢棄的雞蛋殼利用煅燒的方法制作成氧化鈣，然后再和丙酸反應(yīng)制成丙酸鈣，研究工藝參數(shù)對(duì)丙酸鈣產(chǎn)率影響。再研究丙酸鈣在食品防腐方面的影響。試驗(yàn)因素：丙酸的用量，反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間等；試驗(yàn)指標(biāo)：丙酸鈣的用量；試驗(yàn)方法：采用單因素試驗(yàn)、正交試驗(yàn)，等測(cè)定試驗(yàn)指標(biāo)，研究工藝參數(shù)對(duì)丙酸鈣產(chǎn)率的影響。預(yù)期結(jié)果：得出用雞蛋殼制酸鈣的最優(yōu)工藝參數(shù)。
利用制備好的丙酸鈣，研究其在干酪中的防腐抑菌作用，并確定丙酸鈣在什么PH下抑菌效果最好。由于丙酸鈣是脂肪酸鹽類抑菌劑，屬于酸性防腐劑，對(duì)霉菌、需氧芽孢桿菌或革蘭氏陰性菌有較強(qiáng)的抑制作用；對(duì)防止黃曲霉毒素的產(chǎn)生有特效；對(duì)酵母菌幾乎無(wú)效，對(duì)引起食品發(fā)粘的菌類如枯草桿菌抑制效果較好。其安全性較好。
4.設(shè)計(jì)（或研究）方法
4、1材料與方法
4、1、1 原料：河南科技大學(xué)后勤集團(tuán)提供雞蛋殼
試劑：丙酸 氫氧化鈉
4、1、2 儀器與設(shè)備
中草藥粉碎機(jī) 電熱恒溫古風(fēng)干燥箱 數(shù)顯恒溫水浴鍋 真空泵 電子分析天平
4、2 、1 方法：
丙酸鈣的制備工藝流程: 雞蛋殼→清洗→烘干→粉碎→煅燒→水溶→中和→沉淀→抽濾→濃縮→干燥成品。
4、2、2操作要點(diǎn)：
4、2、2、1蛋殼預(yù)處理階段
首先將收集好的蛋殼置于清洗池中吧，用室溫下的清水金盤蛋殼10min，浸泡后用清水清洗干凈以洗去蛋殼上的雜物，然后將其放入電熱恒溫干燥箱中干燥2h，在將粉碎的蛋殼粉碎，過(guò)40目篩。
4、2、2、2煅燒與水溶
將粉碎后的蛋殼于1000℃的馬福爐中煅燒2h,煅燒后，取出冷卻后與將灰分溶于水中制成不同濃度的石灰水溶液，調(diào)PH至，去除溶液中的雜質(zhì)Mg2+
4、2、3單因素實(shí)驗(yàn)
4、2、3、1丙酸用量的確定
固定條件為：含5gCaO的石灰乳5ml水，中和反應(yīng)時(shí)間為20min,反應(yīng)溫度25℃，丙酸用量為五個(gè)水平，分別為平均每組3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，待反應(yīng)完全后，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、干燥的成品，分別測(cè)定產(chǎn)率。
4、2、3、2中和反應(yīng)溫度
固定條件：石灰乳（5gCaO+5ml水），中和反應(yīng)時(shí)間為20min,丙酸用量為4、2
3、1中較適宜的，分別在30℃、40℃、50℃、60℃、70℃下進(jìn)行，平均每組3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，待反應(yīng)完全后，經(jīng)蒸發(fā)、濃縮、干燥得成品，分別測(cè)定產(chǎn)率。
4、2、3、3 中和反應(yīng)時(shí)間的確定
固定條件為：丙酸用量為 中最佳，中和溫度為 最佳，中和反應(yīng)時(shí)間為20min、30min、40 min、 50 min 、60 min。
4、2、4正交實(shí)驗(yàn)
單因素實(shí)驗(yàn)篩選出一組適宜的反應(yīng)條件，以丙酸的用量（A），反應(yīng)溫度（B）,反應(yīng)時(shí)間（C）,三個(gè)主要因素為變量引入三元正交試驗(yàn)，分別測(cè)定樣品的產(chǎn)含量
4、3 丙酸鈣的應(yīng)用研究
Research propionic acid calcium on yellow aspergillus toxin, the corrosion in the sausage bacteriostatic action, and determined the calcium propionate under what PH in the bacteriostatic effect is the best.
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