柠檬酸钙制备.doc

题目：柠檬酸钙 系别：基 础 部 专业：应用化学 班级：1 1 0 1班 学号：1109341011 姓名：贺生卓柠檬酸钙摘要： 柠檬酸钙是一种重要的食品添加剂，工业中常作螯合剂、缓冲剂、组织凝固剂、钙剂强化剂、乳化盐等。作为钙质强化剂，具有无味的特点。柠檬酸钙的钙含量高，吸收率高，被广泛应用于包括婴儿配方食品、果汁、乳制品、固体饮料、运动饮料、牛乳、豆乳、保健品和谷物制品等。柠檬酸钙属于有机酸钙，较无机钙溶解度大且生物利用率高。钙是人体内第五大元素，它对人体内的许多生理过程都起着十分重要的作用。人类的牙齿和骨骼中99%是钙。因此，不管是营养性还是代谢性的缺对人体的健康都会有极广的负面影响。骨质疏松症就是最常见的一种由于缺钙所引起的代谢性骨疾。缺钙不仅是对骨骼有害，而且也会导致增加得高血压、乳癌和肾结石的危险。所以补钙对身体健康是非常重要的。在补钙过程中，柠檬酸钙相对于碳酸钙等无机钙来说，具有非常大的优点，因为柠檬酸钙在吸收过程中不会生成CO2产生胃胀等情况，且含钙量高。 本论文通过对柠檬酸钙制备过程的影响因素的研究，确定了温度、Ca(OH)2的纯度、柠檬酸用量、制备过程中的酸度曲线，为实际生产提供工艺参数。关键词：柠檬酸钙；食品添加剂；补钙；影响因素1.的物理与化学性质及用途柠檬酸钙,化学名2-羟基-1,2,3-丙三羧酸钙，别名，枸椽酸钙，分子式为Ca3(C6H5O7)24H2O.常为细小的白色晶体或白色粉末，通常含有4个结晶水，晶体分子量571.31。 柠檬酸钙在水中的溶解度较小；并且随温度升高降低。如果升温至70，失去部分结合水而转变为Ca3(C6H5O7)24H2O。结晶水加热至100时逐渐失去水，120时完全失水。柠檬酸钙的溶解度为0.95g/L水随着温度升高至95100，Ca3(C6H5O7)24H2O的溶解度可降低到0.578g/L水。柠檬酸钙的溶解度还和酸度有关，PH值降低时溶解度增大。柠檬酸钙常做为钙质强化剂、螯合剂。柠檬酸钙属于有机酸钙，较无机钙溶解度大且生物利用率高。作为钙质强化剂，柠檬酸钙的钙含量高，味道平和，气味适中，吸收率高，可用于多种食品的强化，包括婴儿配方食品、果汁、乳制品、固体饮料、运动饮料、牛乳、豆乳、保健品和谷物制品等。另外还可在食品工业中作螯合剂、缓冲剂、组织凝固剂等。2.柠檬酸钙粉体的制备粉体制备过程中，首先原料的纯度是制约产品质量的一个重要的标准，其主要体现在碳酸钙的烧制程度和氧化钙含量等问题。再就是中和滴定过程中滴定的质量非常重要。以柠檬酸为标准溶液滴定氢氧化钙为例，当柠檬酸量不够，主要表现是氢氧化钙反应不完全。影响产品的质量，达不到理论值所允许的误差。柠檬酸过量，会导致柠檬酸钙继续反应生成柠檬酸一钙和柠檬酸二钙。3柠檬酸钙制备研究的现状当前柠檬酸钙的工业生产一般是利用生物发酵方法制取原料柠檬酸。钙元素主要是利用丰富的无机钙煅烧生产氢氧化钙，做成食品添加剂，一般需要氢氧化钙的纯度非常高，所以有的才用二次煅烧法，里面包括碳化过程，再煅烧提取纯度非常高的氢氧化钙溶液。再与柠檬酸进行中和反应制取产品柠檬酸钙。4柠檬酸钙制备方框流程图 碳酸钙煅烧粉末（CaO）消化Ca(OH)2中和（柠檬酸）加热沉淀抽滤柠檬酸钙干燥粉碎压片产品5.实验室柠檬酸钙制备的工艺条件的研究5.1反应机理利用石灰石高温煅烧，制取中间产物氧化钙。再把生石灰进行消化，制取熟石灰，使用过滤器除去石灰水里面的杂质，得到较纯的氢氧化钙溶液，再利用柠檬酸与氢氧化钙在一定的条件下，进行中和反应，得到所需产品柠檬酸钙晶体。主要反应方程式为：CaCO3=CaO+CO2 CaO+H2O=Ca(OH)23Ca(OH)2+C6H5O7(C6H5O7)2Ca3+C6H5O7(C6H6O7)2Ca2+C6H5O7(C6H7O7)2Ca5.1.1石灰乳滴加入柠檬酸溶液中的反应过程5.1.2柠檬酸溶液滴加入石灰乳中的反应过程5.1.3柠檬酸钙水解方程式K1=7.410-4；K2=1.710-5；K3=4.010-75.2消化过程5.2.1温度的选择消化过程的反应方程式为： CaO+H2O Ca(OH)2 反应为放热反应，但起始反应温度为70左右最为合适，因为可以加快反应的反应速率。原因是氧化钙在70的热水中最容易发生消化反应，随着温度的升高，氢氧化钙在水中的溶解度越来越小。但温度太低时，氧化钙发生消化反应不完全。所以，在消化过程中需注意温度的控制。5.2.2氢氧化钙直接溶解将实验所需质量的氢氧化钙加入装有300ml 水的烧杯中，放在电子搅拌器上加热溶解。（柠檬酸滴定氢氧化钙）将实验所需质量的氢氧化钙加入装有500 ml水烧杯中，放在电子搅拌器上加热溶解。（氢氧化钙滴定柠檬酸）5.2.3生石灰消化称取优质生石灰50g,倒入装有300ml 70热水的烧杯中，在电子搅拌器不断搅拌的情况下进行消化，以致充分反应为止。（柠檬酸滴定氢氧化钙）同样称取优质生石灰60g倒入装有500ml 70热水烧杯中，在电子搅拌器不断搅拌的情况下进行消化，以致充分反应为止。（氢氧化钙滴定柠檬酸）以生石灰为原料制备氢氧化钙溶液时，在充分反应完全之后，我们要通过过滤筛（80目）对氢氧化钙溶液进行过滤，以制取较纯净的氢氧化钙水溶液。5.2.4柠檬酸钙制备工艺流程图5.3反应条件在反应过程中，搅拌速度不宜过快，太快会导致溶液飞溅出来，影响实验效果和准确度。但是搅拌速度过慢也不行，会导致反应不完全，致使达不到实验效果和准确度。一般是稍微出现漩涡状即可以。但随着标准溶液的加入反应越来越慢，且烧杯底部出现沉淀，所以相应的要加快搅拌速度，但也不能太快，主要是由于被滴定溶液的浓度减小，致使反应接触面积减小，所以要加快搅拌速度来增大反应接触面积，来保证标准溶液不在反应器里囤积。5.4正、反滴定对反应产生的影响 主反应为：3Ca(OH)2+2C6H5O7=Ca3(C6H5O7)2+6H2O但是在反应过程中，由于滴定的顺序不同，所生成的中间产物也不同。在柠檬酸滴定氢氧化钙溶液时，由于碱过量，所以直接生成了柠檬酸钙。但是滴定终点必须pH值必须保持在79之间，不然会生成柠檬酸二钙和一钙等副产物。用氢氧化钙标准溶液滴定柠檬酸时，由于酸过量，所以会生成柠檬酸一钙，再生成柠檬酸二钙，最后生成我们所要制备的产品柠檬酸钙。所以在操作过程中必须稳定而且较缓慢的进行滴定。5.5滴定速度对反应产生的影响在滴定过程中，要保持较慢的滴定方法，因为氢氧化钙是中强碱，而柠檬酸也是中强酸，在反应过程中，反应不是很激烈，所以要有充分的反应时间。而且在反应过程中也要保持较快的搅拌速度，以便于有更大的接触面积，使反应更充分。5.6滴定终点的判断在反应过程中，滴定终点是一个很重要的平衡标准。滴定终点判定中，我们一般以中和液的pH值作为依据。在柠檬酸滴定氢氧化钙溶液中，当中和液稳定时的pH值在79之间为最好的滴定范围；而氢氧化钙标准溶液滴定柠檬酸时，pH应在7左右，所以我们可以用酚酞试剂做为指示剂。5.7干燥过程的控制把抽滤之后的柠檬酸钙晶体放入恒温箱里面进行干燥，特别要注意的是温箱温度不能太高。柠檬酸钙在70时，失去部分结合水而转变为Ca3(C6H5O7)24H2O。结晶水加热至100时逐渐失去水，120时完全失水。所以要制备4个结晶水的柠檬酸钙晶体时，我们应该把温度调制在70左右。6总 结柠檬酸钙作为一种新型的食品补钙添加剂，主要用于浓缩乳、甜炼乳、稀奶油、融化干酪、果酱、果冻、面粉和发酵豆酱作为钙源。同时还可以作螯合剂、缓冲剂、组织凝固剂、乳化盐等。相对于传统的无机钙剂，具有较大的优点。参考文献1颜鑫. 普通轻质及纳米碳酸钙生产问答 M. 化学工业出版社，2007年11月2.颜鑫 舒俊杰 纳米碳酸钙生产关键技术【M】 化学工业出版社(3).于信令，食品添加剂检验方法【M】北京：中国轻工业出版社，1998(4黄广民，黄必春，肖红，陈月兰，双烧法从贝壳中制取