食品防腐剂丙酸钙的制备

实验报告

组号：13

指导老师：贺萍

班级  ：应091-4

成员： 张  琳 ：200921501445

赵  勇： 200921501447

周学荣 ：200921501448

一．实验目的

1.了解丙酸钙性质和制备原理及方法。

2.掌握减压过滤，蒸发浓缩和高温煅烧的实验方法。

3..掌握重结晶的实验方法。

二．实验原理

    丙酸钙是我国近些年来发展起来的一种食品防腐剂。丙酸钙不仅可以延长食品的保质期，而且可以在体内水解成丙酸和钙离子，其中丙酸是牛奶和牛羊肉中常见脂肪酸成分，钙离子有补钙的作用，它们都可以作为营养物质被人体吸收。

丙酸钙分子式Ca(CH₃CH₂COO)₂，性状白色结晶性粉末，熔点400℃以上（分解），无臭或具轻微特臭。可制成一水物或三水物，为单斜板状结晶，可溶于水（1g约溶于3mL水），微溶于甲醇、乙醇，不溶于苯及丙酮。10%水溶液pH等于7.4。对热和光稳定。在200~210℃无水盐发生相变，在330~340℃分解为碳酸钙。     

 随着人们生活水平的提高和食品工业的发展，大量含有钙源的生活废弃物如蛋壳、贝壳，动物骨类等会造成环境污染。利用这些生活废弃物来生产丙酸钙可以起到变废为宝。以蛋壳为例其中含有93%CaCO₃、1.0%MgCO₃、2.8%MgHPO₄及3.2%有机物。所以贝类可以利用来制备丙酸钙。利用经过物理粉碎的贝壳粉和丙酸钙反应其反应的方程式是：

CaCO₃  + 2 CH₃CH₂COOH → Ca(CH₃CH₂COO)₂ + H₂O + CO₂ ↑

然后经过一系列的减压过滤，蒸馏等过程进行分离即可得到产物丙酸钙。

EDTA的标定所需的基准物质有Ca、Zn等金属，及其金属氧化物，盐类，一般选用待测元素的金属或金属盐作为基准物质。所以本次试验用的基准物质是CaCO_3, 指示剂为钙指示剂，控制PH=12左右。用标定好的EDTA滴定丙酸钙中的钙离子，来检验丙酸钙的纯度。

三．仪器试剂

仪器：HH-S6数显恒温水浴锅、电子调温万用电炉、抽滤瓶、布氏漏斗、SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵、烧杯（250mL）、玻璃棒、电子天平、量筒、表面皿、容量瓶（100mL）、锥形瓶（250mL）、移液管（25mL）、碱式滴定管、坩埚、石棉网、烘箱、滤纸、粉碎机、筛子、玻璃珠。

试剂：钙指示剂、10%的氢氧化钠、EDTA、去离子水、1：1盐酸。

原料：丙酸、牡蛎粉。

四．实验步骤

1. 丙酸钙的制备

①   选择原料牡蛎，将准备好的原料利用粉碎机进行粉碎，然后用100目筛子过筛，得到所需牡蛎粉末。

②  分别称取两份8.0g左右的牡蛎粉，放在2个250mL的烧杯里，然后向两个烧杯里分别加入100mL的去离子水，搅拌。一个烧杯放入50℃水浴锅中，另一个烧杯在常温条件下，分别取约12mL的丙酸逐滴加入两个烧杯中。边滴加边搅拌。反应70min。反应过程中要不断搅拌。

③ 反应时间结束后，冷却至室温，常温滤纸过滤。得到的滤渣（连同滤纸）转移至表面皿，放入烘箱中110℃烘干，并称量其质量。常温条件下的记为W₁(常温)，50℃水浴条件下的记为W₁(50℃)。

④ 得到的滤液分别倒入两个250mL烧杯中，加入玻璃珠，放在电炉上蒸发浓缩至出现晶膜时转移至坩埚中继续结晶至粘稠状。冷却至室温，进行减压抽滤。用乙醇洗涤(注意勿用水去洗固体以免溶解)，分别转移至已知质量的表面皿中，放入110℃烘箱中烘干，常温条件下固体质量记为W₂(常温)，50℃水浴条件下记为W₂(50℃)。

⑤ 将滤液分别转移至烧杯中，加入玻璃珠，放在电炉上蒸发浓缩至出现晶膜时，转移至蒸发皿中继续炒干，称重并记录。常温下质量记为W₃(常温), 50℃水浴下记为W₃(50℃)。

2.EDTA的标定

①称取0.5g左右的基准物质CaCO₃于烧杯，将1：1的盐酸逐滴加入烧杯，并不断用玻璃棒搅拌，至CaCO₃全部溶解。用玻璃棒转移溶液至250mL的容量瓶，定容至250mL。

②用25mL的移液管准确移取25mL上述标准CaCO₃溶液于250mL的锥形瓶，并向其中依次加入5mLNaOH溶液、10mg左右的钙指示剂，摇匀。用待标定的EDTA溶液滴定标准CaCO₃溶液，至溶液有紫红色突变为蓝色，且半分钟不褪色，即滴定终点到达。记下此时体积V。平行滴定2次。算出EDTA浓度。几个小组求得(EDTA) 。

3. 纯度分析

① 选择50℃水浴条件下得到的固体产品称量约1.0 g，放入烧杯中，加入去离子水搅拌溶解，转移到250mL容量瓶中，继续加入去离子水，定容至250mL。

 ② 用移液管准确移取25.00mL溶液，转移至250mL锥形瓶中，加入5mL的10%的氢氧化钠溶液，25mL去离子水，再加入10mg钙指示剂。取已知浓度的EDTA对其进行滴定，到达滴定终点时，溶液由紫红色变为纯蓝色，且半分钟不褪色。平行滴定两次，记录两次消耗的体积V₁(50℃)，V₂(50℃)。

③ 按照上述实验步骤，滴定常温下得到的固体产品，记录两次消耗EDTA的体积V₁(常温)，V₂(常温)。

五．数据处理

1. 产率计算

常温条件下

丙酸钙的产率α=

=

= 50.26%

参考产率α=

=

=88.50%

50℃水浴条件下

丙酸钙的产率α=

=

= 52.64%

参考产率α=

=

=71.45%

2.DETA的标定

我们组负责滴定的部分数据如下：

m_(CaCO3)=0.5390 g,  V_(EDTA)=30.85mL

所以c_(EDTA)=

同学们求得的浓度

2.产品纯度检测：

①取50℃水浴条件下的产品质量W=1.0099g

_EDTA =30.05mL，已知其浓度为C_EDTA=0.01742mol/L，

则丙酸钙的质量m=186.23g/mol

=30.05mL10^-3L/mL0.01742mol/L10186.23g/mol

                =0.9749g

则可得50℃水浴条件下得到的丙酸钙的纯度==96.53%

②取常温条件下的产品质量W=1.0067g

_EDTA =30.46mL，已知其浓度为C_EDTA=0.01742mol/L，

则丙酸钙的质量m=186.23g/mol

=30.46mL10^-3L/mL0.01742mol/L10186.23g/mol

                =0.9882g

则可得50℃水浴条件下得到的丙酸钙的纯度= =98.16%

六．注意事项

① 向溶液中加入丙酸时要逐滴加入，并且边滴加边搅拌。反应过程要一直搅拌。

② 加入丙酸时，要在通风橱内进行。

③ 常压过滤时，注意防止玻璃棒捅破滤纸，引入杂质。

④ 在蒸发浓缩时，不能浓缩至粘稠度过大，防止产品变质。

⑤ 减压抽滤时，用少量乙醇洗涤滤渣，切忌用大量的去离子水冲洗，否则产品溶会解到水中进入滤液。

⑥ 在滴定丙酸钙时由于是络合滴定，反应速度较慢，所以滴定的速度要慢，边滴定边快速摇动，使其充分反应，减小滴定误差。

⑦ 在纯度检测中，配制待标定液时，要先加NaOH溶液，再加入水。若先加水，后加NaOH溶液不产生沉淀。

七．误差分析

① 在搅拌反应过程中，加入丙酸过快、反应时间不足，造成了丙酸钙反应不彻底，导致丙酸钙的产率降低。

② 在抽滤时，产品在移入表面皿时有损失，故造成了丙酸钙的产率下降。

③ 在滴定丙酸钙时，由于对滴定终点的判断存在偏差，进而给实验带来一定的误差。

④ 实验过程中，有少量固体残留在玻璃仪器壁上，导致丙酸钙的产率下降。

附录：

实验分工：

张琳：50℃制备丙酸钙

赵勇：常温制备丙酸钙

周学荣：标定EDTA，滴定钙离子

建议成绩：

张琳 95      周学荣 95       赵勇 93

第二篇：丙酸钙的制备实验报告

食品防腐剂丙酸钙的制备

                                

                               

                            

一、实验目的

1、通过查阅文献、综述文献，了解食品防腐剂丙酸钙的制备方法及原理；

2、掌握从样品采集、烘干、试样研磨、过筛、混匀和缩分等样品处理过程；

3、通过丙酸钙的制备，综合掌握搅拌反应、真空抽滤、除杂脱色、蒸发浓缩、洗涤烘干、高温焙烧等操作；

4、对产品进行纯度检测、杂质分析等训练；

5、巩固合成基本操作、滴定分析基本操作，学会用科学的思维来观察分析问题和解决问题，学会以科学论文形式提交实验报告。

二、实验原理

丙酸钙是一种酸性食品防腐剂，广泛应用于面包、西点、酱油及水果等食品的防腐保鲜，对霉菌、好气型芽孢杆菌、革兰氏阴性菌等食品工业菌类有很好的杀灭作用，还可抑制黄曲霉素的产生，其防腐作用良好，且无毒、安全。丙酸钙不仅可以延长食品的保质期，而且可以在体内水解成丙酸和钙离子，其中丙酸是牛奶和牛羊肉中的常见脂肪酸成分，钙离子有补钙的作用，它们都可以作为用那个样物质被人体吸收，这一优点是其他防霉剂所无法相比的。

丙酸钙Ca(CH3CH2COO)2，性状白色结晶性粉末，熔点400℃以上（分解），无臭或具轻微特臭。可制成一水物或三水物，为单斜板状结晶，可溶于水（1g约溶于3mL水），微溶于甲醇、乙醇，不溶于苯及丙酮。10%水溶液pH等于7.4。对热和光稳定。在200~210℃无水盐发生相变，在330~340℃分解为碳酸钙。随着人们生活水平的提高和食品工业的发展，大量含有钙源的生活废弃物如蛋壳、贝壳，动物骨类等会造成环境污染。利用这些生活废弃物来生产丙酸钙可以起到变废为宝。利用经过物理粉碎的贝壳粉和丙酸钙反应其反应的方程式是：CaCO₃+2CH₃CH₂COOH=Ca(CH3CH2COO)₂+H₂O+CO₂ 然后经过一系列的减压过滤，蒸馏等过程进行分离即可得到产物丙酸钙。

随着人们生活水平的提高和食品工业的发展，大量含有钙源的生活废弃物，如蛋壳、贝壳、动物骨头类等会造成环境污染。利用这些生活废弃物来生产丙酸钙可以起到变废为宝。以蛋壳为例，其中含有约93%CaCO₃、1.0%MgCO₃、2.8%MgHPO₄及3.2%有机物，有害元素含量极微，主要杂质元素是镁，处理成本较低，容易制得合格产品。

利用CaCO₃制Ca(CH₃CH₂COO)₂的反应方程式为

CaCO₃+2 CH₃CH₂COOH= Ca(CH₃CH₂COO)₂+CO₂+H₂O

在经过一系列的过滤、加热浓缩、减压抽滤等操作就可以得到产物丙酸钙。

产品验纯是利用EDTA与钙离子结合形成配合物来滴定测得Ca²⁺浓度进而求得丙酸钙的量。为避免镁离子等的干扰，用1%NaOH将PH调至12。

三、实验仪器及设备

仪器：烧杯（250ml，50ml），玻璃棒，量筒（100ml，10ml），碱滴定管一支，容量瓶两个（100ml），表面皿，锥形瓶（250ml），移液管（25ml），石棉网,烘箱，滤纸，粉碎机，水泵，布氏漏斗，抽滤瓶，电炉，分析天平，筛子，玻璃珠，布氏漏斗，水浴锅。

试剂：钙指示剂，10%氢氧化钠，0.02mol/LEDTA，去离子水,1:1盐酸

原料：丙酸，扇贝壳

四、实验步骤

1.制备产品

a. 选择原料扇贝壳，将准备好的原料利用粉碎机进行粉碎，然后用100目筛子过筛，得到所需扇贝粉末，提前准备工作。

b. 分别称取6.0390g、6.0133g扇贝粉，放在2个250mL的烧杯里，然后向两个烧杯里分别加入80mL的去离子水。将后一个烧杯编为2号，放入50℃水浴锅中，另一个即为1号烧杯在常温条件下。分别取9mL的丙酸两份，分批逐滴加入两个烧杯中。每次加入适量，约10min中内加完。过程中不断搅拌，便于CO2逸出加快反应。反应70min。

c. 反应时间结束后，冷却至室温，对两种溶液进行抽滤。烧杯的内壁和玻璃棒用滤纸擦拭，得到的滤纸上的杂质（连同滤纸）放在表面皿上，于105℃烘箱中烘干，并称其质量。 分别记为W1（常温）、W1（50℃）。得到的母液分别倒入两个250mL烧杯中，各加8粒玻璃珠，于电炉上蒸发浓缩，剧烈沸腾时把温度调低，当液体浓缩出现晶膜至粘稠状，冷却结晶，进行减压抽滤。

d. 抽滤得到的固体产品放在表面皿中（滤纸与产品一同取下），放入120℃烘箱中烘干，得到白色鳞片状结晶产品。冷却后称其质量，分别记为W2（常温）、W2（50℃）。滤液分别倒入50ml小烧杯中，在电炉上蒸干，冷却后称重，分别记为W3（常温）、W3（50℃）。

2.（1）0.02mol/L EDTA的标定：

a.准确称取0.6176gCaCO₃基准试剂放入50ml小烧杯中，逐滴加入1：1的盐酸至固体消失且无气泡。将溶解后的溶液移入250ml容量瓶中定容

b.用移液管移取25mL于250mL锥形瓶中，加入5mL10%NaOH溶液，25mL去离子水，10mg钙指示剂，用EDTA进行标定。平行标定3次，取平均值。

（2）分析纯度:

a .选择常温条件下得到的固体产品称量0.4270g，放入烧杯中，加入去离子水溶解，转移到100mL容量瓶中，然后定容。

b. 用移液管取25mL定容好的溶液于100mL锥形瓶中，加入5mL10%NaOH， 25mL去离子水，约10mg钙指示剂。用碱式滴定管取EDTA（已标定浓度）对其进行滴定，滴定终点溶液颜色由紫红色变为蓝色。平行滴定2次，记录2次消耗的体积V1，V2。

c．选择50℃水浴条件下得到的固体产品称量0.4117g，重复步骤a、b。记录2次消耗的体积V1’，V2’。

五、实验数据处理

    1.产品性状描述：

 

产品性状：白色结晶性粉末

2.产率计算

                                                                                                     

常温下理论丙酸钙质量：

2CH₃CH₂COOH +CaCO₃→Ca(CH3 CH2COO)₂+H₂O+CO₂

100          186

                    （6.0390-2.8768）     x

            

100x=186×（6.0390-2.8768）

解得x=5.8817g

产率1=W2/理论丙酸钙质量=2.4662/5.8817×100%=41.93%

产率2=(W2+W3)/理论丙酸钙质量=(2.4662+2.03)/5.8817×100%=76.44%

50℃水浴条件下理论丙酸钙质量：

2CH₃CH₂COOH +CaCO₃→Ca(CH₃CH₂COO)₂+H₂O+CO₂

            100            186

                        (6.0133-2.7990)      x

100x=186×(6.0133-2.7990)

解得  x=5.9786g

产率1=W2/理论丙酸钙质量=2.1639/5.9786×100%=36.19%

产率2=(W2+W3)/理论丙酸钙质量=(2.1639+1.72)/5.9786×100%=64.96%

3.纯度计算

称量的样品质量列表

用EDTA分别滴定两种条件下的丙酸钙所用的体积

用EDTA滴定丙酸钙，其滴定比例为1:1

已知EDTA的浓度为0.02306mol/L

n(丙酸钙)=n(EDTA)

m(丙酸钙)/M(丙酸钙)=C(EDTA)V

m(丙酸钙)= C(EDTA)V M(丙酸钙)

 所以m₁(丙酸钙)= 0.02306×23.695/1000×186×4=0.4065（g）

m₂(丙酸钙)= 0.02306×23.345/1000×186×4=0.4005（g）

则可求得样品中丙酸钙的质量列表如下：

样品纯度=实际求得的质量/样品质量×100%,则：

常温纯度=0.4065/0.4270×100%=95.20%

50℃纯度=0.4005/0.4117×100%=97.28%

则得不同条件下丙酸钙纯度列表如下：

六．误差分析：

1.产率偏低的原因：

a.样品称量完成向烧杯转移的过程中不小心将样品损失；

b.丙酸的滴加速度较快，搅拌不均匀，导致反应不完全从而造成产率降低；

c.减压抽滤时烧杯内壁上会残留产品，及抽滤完毕将产品移入表面皿时的损失都会降低产率；

     d.在产品及滤渣烘干后称量时，由于滤纸和玻璃珠上沾有部分产品，导致二者质量均偏小，滤渣质量偏小会导致计算的理论产值增大，而产品质量又偏小，这就是计算的产率进一步减小；

     e.称量表面皿质量时用未用分析天平（W3）及数据处理时有效数字的取舍，带来部分误差。

2.产品纯度分析

a.在EDTA标定及产品滴定时，读数误差影响最后的纯度计算；

b.在产品制备过程中，过滤、加热浓缩、减压抽滤及最后产品称量时均会引入杂质；

c.在滴定产品时，由于加的指示剂太少及对终点判断不够准确从而导致滴定有误差，影响产品纯度；

d.实验所用仪器及所用方法均具有一定的系统误差,实验数据处理时有效数字的取舍也会导致一定的误差；

七．注意事项

1.向溶液中加入丙酸时要不断搅拌，使CO₂快速逸出加快反应。

2.在蒸发浓缩时，粘稠度不宜太大以免混入杂质。

3.在抽滤前要确保滤纸大小合适，防止在倾倒液体时将滤纸冲起，将残渣进入滤液，引入杂质。

4.在重结晶时，出现晶膜之后要立即快速搅拌，并且降低加热温度。

5.在滴定丙酸钙时，滴定速度要慢，边滴定边快速摇动，使其充分反应，减小滴定误差。

八．实验心得

    1.实验前必须要做好实验预习工作，提前查好资料，了解实验的大致原理及操作过程，带着问题去做实验，这样才能真正提高自己的实验能力，丰富自己的知识，将理论与实践结合起来；

    2.实验操作要严谨、规范律己，对每一个环节应做到“为什么”知道其原理部分，将实验与理论进一步的结合，更加成分的理解其理论部分，熟悉操作步骤。

    3. 实验过程中必须细心、耐心，例如在加丙酸钙时，切勿加入速度快，否则反应不充分，还有在滴定时更要有耐心，慢慢滴定，还要细心的观察溶液颜色变化，这样才能避免不必要的误差，达到理想的实验结果

4. 团队合作要默契，分工明确，不易疏漏其重要环节，混淆使用仪器。

九、实验分工