利用鸡蛋壳制取乙酸钙的研究

摘要

蛋壳是一种含钙量较高的生物钙源，其主要成分是碳酸钙。本文利用这一资源，将蛋壳转化为广泛应用于食品医药行业的乙酸钙产品，主要研究了蛋壳壳膜分离工艺、乙酸与蛋壳粉直接中和反应工艺、蛋壳乙酸钙的除杂纯化方法及过量乙酸的综合利用、蛋壳乙酸钙的理化特性及性能表征和蛋壳乙酸钙对中式香肠理化组织特性及保藏期间各项指标的影响。研究结果如下：
　　采用酸分法进行壳膜分离，单因素及正交试验得出壳膜分离最优工艺：分离时间0.5 h，温度50℃，分离液浓度为0.2 mol/L。二次旋转正交试验得出中和反应的最佳工艺为：乙酸浓度为6 mol/L，反应温度为79.38℃，反应时间为5.98 h，料液比为1:5，蛋壳乙酸钙的平均产率为98.48％，乙酸钙纯度达96.99%。利用旋转蒸发回收未反应的乙酸，可以降低生产成本，提高生产效率，为蛋壳乙酸钙的工业化生产提供参考依据。
　　用氢氧化钙和氢氧化镁溶度积常数的差异，采用向溶液中加入氧化钙方法纯化蛋壳乙酸钙粗品，得出最佳工艺参数为：水浴温度65℃，时间15 min，每100 mL10%蛋壳乙酸钙粗品中添加CaO量0.50 g。纯化后的乙酸钙含量为99.79~101.60%。采用钙型阳离子交换树脂纯化蛋壳乙酸钙粗品，最佳工艺为：蛋壳乙酸钙原液浓度为13%，离子交换时间为90 min，温度40℃，纯化后蛋壳乙酸钙（C4H6CaO4·0.5(H2O)）含量为99.37%。综合旋转蒸发、水浴干燥和恒温鼓风干燥相结合的方式浓缩干燥蛋壳乙酸钙产品溶液。
　　测定了蛋壳乙酸钙中钙、镁、铅、砷元素含量，结果为：乙酸钙99.76%；镁0.43%；铅1.35×10-6%；砷盐均符合国标要求。采用电子扫描显微镜（SEM）研究蛋壳乙酸钙与市售乙酸钙的晶体结构的差异，得出乙酸钙晶体为长方晶系片状结构，发现蛋壳乙酸钙晶体颗粒明显小于市售乙酸钙的晶体颗粒，蛋壳乙酸钙比商业乙酸钙的整体结晶度高，晶体排列整齐。通过X-射线衍射分析（XRD）研究蛋壳乙酸钙与商业乙酸钙的衍射数据及谱图得出：蛋壳乙酸钙的特征衍射峰与JCPDS标准卡中Card No.00-019-0199 Ca(C2H3O2)2·0.5(H2O)所有的特征衍射峰一致，而商业乙酸钙则与其匹配度较低。商业乙酸钙为含有多种结晶水的乙酸钙与乙酸钙乙酸水合物（Calcium Acetate Acetic Acid Hydrat C6H10CaO6·H2O）的混合物。应用红外光谱（IR）研究蛋壳乙酸钙的分子结构，得出了蛋壳乙酸钙与商业乙酸钙的红外吸收图谱，发现两种钙在3000 cm-1~4000 cm-1和1610.55 cm-1、1540.38 cm-1、和1449.52 cm-1处特征峰的强度不同，且蛋壳乙酸钙与美国国家标准技术研究院（NIST）数据库中的标准物质 Calcium acetate, monohydrate的特征吸收峰一致。通过差示扫描量热分析（DSC）研究不同升温速度加热蛋壳乙酸钙，得出蛋壳乙酸钙的脱水及热分解过程的温度及动力学参数。
　　以蛋壳乙酸钙形式向香肠中添加钙试验研究表明：添加量为钙RDA的10-30%组可明显改善香肠的颜色。添加蛋壳乙酸钙降低了香肠的坚实度和剪切功。添加量对香肠的弹性和凝聚性无显著影响，而添加蛋壳乙酸钙组香肠硬度、凝聚性、胶粘性、咀嚼性和恢复力与对照组差异显著。以蛋壳乙酸钙形式的钙添加量为10-30%时香肠保藏期间各项指标较好，30%的添加量可改善香肠保藏期间的不利变化。

目录

声明

缩略语表

第一章 前言

1 蛋壳的结构成分与特性

2 鸡蛋壳综合利用现状

3 乙酸钙的制备及应用现状

4 本课题研究意义及主要研究内容

第二章 壳膜分离及乙酸钙制备条件的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论

4 讨论

第三章 乙酸钙粗品纯化工艺条件的研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论

4 讨论

第四章 蛋壳源乙酸钙理化特性及结构性能表征

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论

4 讨论

第五章 乙酸钙在中式香肠中应用研究

1 材料与方法

2 结果与分析

3 结论

4 讨论

第六章 结论

参考文献

致谢

附录：研究生期间发表的论文列表