利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙工艺研究1.docx
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利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙工艺研究1.docx
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利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙工艺研究1
本科毕业论文(设计)
题目
利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙的工艺研究
学生姓名
李兆林
学 号
2011111639
系名
化学与环境工程学院
专业年级
化学工程与工艺2011级
指导教师
蒙君荣
职 称
助教
单 位
百色学院
辅导教师
职称
单 位
完成日期
2015
年
5
月
30
日
2.1.1实验仪器.............................................................................................................4
2.2.13乳酸钙含量的测定方法.....................................................................7
4结论...........................................................................................................................................12
参考文献13
致谢..............................................................................................................................................15
百色学院本科毕业论文(设计)诚信保证书........................................................................16
百色学院本科毕业论文(设计)开题报告
学号
2011111639
学生姓名
李兆林
院系名
化学与环境工程学院
专业年级
材料化学11级
指导教师
蒙君荣
职称
助教
论文(设计)题目
利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙的工艺研究
1.本论题国内外研究动态及研究意义:
2.
改革开放以来,我国人民的的生活水平有了飞跃性的提高,鸡蛋已成为人们日常生活中的一道美味。
进入21世纪后,我国的食品加工行业的迅速崛起,鸡蛋被加工成各种美食,消耗的鸡蛋总量正在逐年增加,大量的鸡蛋壳被丢弃,因此,不仅浪费了大量的钙资源,还造成了严重的环境污染。
目前,我国有着极其丰富的鸡蛋壳资源,鸡蛋壳中无机物的质量分数为94%~97%,有机物为3%~7%,而无机物中碳酸钙的含量高达93%,因此,鸡蛋壳是一种很好的绿色天然钙源。
然而对鸡蛋壳资源的回收利用率很低。
开发这种绿色天然的蛋壳资源已成为当下的一个热点问题。
乳酸钙是一种极好的钙源,它口感好,易溶解,易吸收,因此广泛应用在人们生活中。
在食品方面:
乳酸钙可以作为添加剂、稳定剂、缓冲剂等。
在医学方面:
乳酸钙在医药中可以降低毛细血管的通透性,维持人体肌肉的兴奋度,乳酸钙还可以保持骨骼和牙齿的密度和硬度。
乳酸钙还可用与治疗手足抽筋、低血钙、过敏症、骨质疏松等病症;在农业方面:
为了提高家畜的的产奶量,可以再饲料中添加适量的乳酸钙。
在渔业和禽类养殖中,可以增加钙质。
利用鸡蛋壳中丰富的碳酸钙作为原料,制备乳酸钙,已成为国内外专家学者的研究方向。
利用鸡蛋壳制备乳酸钙,不仅开发了家禽行业的深加工行业链,提供了就业岗位,创造了社会财富,还解决了废弃鸡蛋壳所带来的环境污染问题,使鸡蛋壳这种天然钙资源“变废为宝”,跳出了环境单纯靠治理的观念,开辟一条上环境综合治理,充分利用资源的创新道路。
目前,我国的资源浪费十分严重,这对我国废弃资源回收起到一个很好的引到作用,对我国走“可持续发展道路”具有重要意义。
本文在查阅大量有关文献后,深入探讨鸡蛋壳制备乳酸钙过程中的一些因素对产率的影响。
为开发鸡蛋壳资源提供一种合理,有效的方法,进一步提高我国的鸡蛋壳回收利用率。
2.毕业论文(设计)研究内容、拟解决的主要问题:
研究内容:
本论文主要包括鸡蛋壳的预处理,将干燥后鸡蛋壳在马弗炉中高温煅烧让其灰化,然后将鸡蛋壳灰分制成氢氧化钙与乳酸中和反应制得乳酸钙。
主要问题:
1、对药品的的浓度、密度不了解,给实验过程中配制溶液带来困扰,需通过上网查阅资料。
2、对一些新型仪器设备不懂操作,需学习及向他人请教。
3、实验所产生的“三废”处理。
4、所需要仪器设备不集中,给实验带来难度。
3.毕业论文(设计)研究方法、步骤及措施:
研究方法:
本论文主要以实验为主,通过上网查阅文献了解相关知识,并与指导老师讨论交流,通过大量实验得出数据完成论文。
步骤与措施:
1、鸡蛋壳的预处理。
2、
2、鸡蛋壳粉的灰化处理。
3、鸡蛋壳灰分与乳酸中和反应。
4、溶液的配置。
5、恒温干燥。
6、实验过程中产生“三废”的处理。
7、实验结果讨论与分析。
由于理论值与实际值是存在差距的,加上操作上会造成一些产品流失,所以在实验过程中要严格要求自己的操作步骤,尽可能降低误差。
在操作上或数据处理上遇到不懂的问题时,要及时请教指导老师或在网上查找资料。
4.参考文献:
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64.
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37-40.
是否可以进入论文(设计)研究:
指导教师签名:
年月日
是否可以进入论文(设计)研究:
系主任签名:
年月日
百色学院本科毕业论文(设计)任务书
题目名称利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙的工艺研究
学生姓名
李兆林
所学专业
材料化学
班级
2011级
指导教师姓名
蒙君荣
所学专业
化学工艺
职称
助教
完成期限
2014.12.12~2015.5.30
1.毕业论文(设计)主要内容或主要技术指标
本论文主要内容包括鸡蛋壳的预处理、鸡蛋壳粉的灰化处理、鸡蛋壳灰分与乳酸中和反应、乳酸钙的恒温干燥。
2.毕业论文(设计)基本要求
通过毕业实验阶段的学习,培养学生的科研能力、分析问题和解决问题的能力;掌握文献查阅和阅读外文资料的能力。
让学生的理论知识和实践操作实现理性的结合,使其成为国家需要的人才。
3.毕业论文(设计)进度安排
2014.12.12~2015.01.10查阅文献,确定实验课题,构思论文实验。
2015.01.11~2015.02.05认真查阅相关文献,撰写论文开题报告,明确实验流程,并开始准备做实验。
2015.02.05~2015.03.28进行实验,分析实验结果,得出实验数据。
2015.03.29~2015.05.30整理实验数据,撰写毕业论文,写论文答辩提纲,为论文答辩做好准备。
指导教师签名:
年月日
百色学院本科毕业论文(设计)中期自查表
院系名
化学与环境工程学院
年级
2011级
专业
材料化学
本人投入的时间和精力
每周平均工作30小时,出勤情况:
较好(√)、一般()、差()。
影响时间投入的原因:
找工作(√)、自身水平()、其他原因。
指导教师的投入
指导教师每周指导2次,大约4小时;
指导形式:
网络()、电话()、面对面(√)、其他;
指导效果:
好(√)、较好()、一般()、差()。
毕业论文(设计)工作情况
是否能按任务书的“进程安排”完成工作:
是(√)、否(),已完成内容占全部工作%。
你的论题是:
自选()、专业安排(√)、跨专业()。
论题是否结合专业(是√、否)、难度(高、适当√、容易)、工作量(大、一般√、小)。
自己对毕业设计(论文)文件规范的学习情况:
已了解(√)、部分了解()、不清楚()。
条件保障
试验设备和器材是否得到保证:
是(√)、否()。
学校提供的图书资料是否满足需要:
是(√)、一般()、否()。
学校计算机上机条件:
好(√)、较好()、不好();约需机时。
经费来源:
学校()、个人()、尚无需要(√)。
存在问题及
整改思路
存在问题:
1、实验所需仪器设备不集中,给实验操作带来困难。
2、在配置溶液过程中对药品浓度、密度不了解,给溶液配制工作带来困难。
整改思路:
1、多跑腿,把实验工作提前做好相应的安排。
2、询问指导老师或上网查阅资料。
学生签名:
年月日
指导教师签名:
年月日
利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙的工艺研究
材料化学2011111639李兆林指导老师:
蒙君荣
摘要:
该实验研究了利用鸡蛋壳资源中和反应制备乳酸钙的生产工艺。
采用控制变量法,探讨了温度、时间、乳酸用量、加水量对反应体系生成乳酸钙的产率及乳酸钙的含量的影响。
实验结果表明:
鸡蛋壳在恒温950℃下灰化125min,称取鸡蛋壳灰分2g加入20ml蒸馏水以及6ml质量分数为85%的乳酸发生中和反应,获得最佳工艺条件。
产品中乳酸钙产率为69.8%,乳酸钙含量为86.4%。
关键词:
鸡蛋壳;乳酸;乳酸钙;产率
TheTechnologyResearchforPreparatingCalciumLactatebyUsingEggShellResource
Abstract:
Theexperimentstudiedthepreparationofcalciumlactateusingeggshellresourceneutralizationreactionprocess.Usingthecontrolvariablemethod,thispaperdiscussessomefactorsontheyieldofthereactionsystemtogeneratecalciumlactateandcalciumlactatelevelsofinfluence.Theexperimentalresultsshowthattheoptimumtechnologicalconditionsfor:
eggshellsunderthetemperature950℃ashing125min,weighandeggshellashcontentof2g20mldistilledwaterand6mlofthemassfractionof85%lacticacidneutralizationreactionoccurs,thecrystallization,thesuctionfilter,drywhiteproducts.Productsofcalciumlactateproductionratewas69.8%,calciumlactatecontentis86.4%.Theprocessresearchnotonlycanuse"into"eggshellresources,tocreatewealth,alsotosolvetheenvironmentpollutionproblemsbroughtbytheeggshellabandoned.
Keywords:
Egg shell; Lacticacid; Calciumlactate; Yield
1引言
1.1鸡蛋壳的问题
鸡蛋中含有极其丰富的维生素、矿物质和蛋白质等高营养物质,它们对人体机制来说都非常重要,是不可缺少物质[1]。
因此,鸡蛋具有很高的营养价值。
蛋黄对人体机制组织的发育具有良好的的促进效果,可以提高人们记忆力,防止老龄人智力退化,对动脉硬化有很好的防治功效。
鸡蛋中还含有维生素B2、硒、锌等,它们可以通过一系列氧化分解反应,将人体内的致癌物质分解排走[2-3],极大地降低这些有害物质的积累,让人体机制一直处在健康状态。
因此,食用鸡蛋有防癌的功效。
鸡蛋中的蛋白质构成与人体内的蛋白质构成极为相似,人们食用鸡蛋,鸡蛋中的蛋白质水解成自身所需的氨基酸,从而直接吸收,加工成人体蛋白,快速高效,可以养血安胎、滋阴润燥、延年益寿。
鲜鸡蛋的营养不仅丰富,而且全面,几乎含有人体需要的所有营养物质,被人们誉为“理想的营养库”[4-7]。
因此,鸡蛋食品深受大众喜爱。
改革开放后,我国经济与世界慢慢接轨,三十多年来经济一路高歌猛进,跨越式腾飞,现在已是全球第二大经济体。
经济的增长使人民的生活水平有了很大的提高,随着生活条件的改善,加上我国是鸡蛋生产大国,鸡蛋早已成为人们日常生活中必不可少的一道美味。
不管是灯红酒绿的繁华的大都市,还是小城市里的大街小巷,或者寻常百姓家,都可以看到鸡蛋的影子。
然而,人们食用鸡蛋的方法都是传统的方法,仅仅食用蛋黄,蛋清部分,占质量分数12%左右的蛋壳部分则直接被丢弃,没能回收利用。
进入21世纪后,我国的食品加工行业的迅速崛起,鸡蛋被加工成各种美食,数以万计的鸡蛋被消耗的同时,也留下了数不胜数的鸡蛋壳。
据不完全统计,我国每年扔掉的鸡蛋壳多达400万吨[8]。
被丢弃的鸡蛋壳中会带有少量的蛋黄和蛋清等有机物,这些物质极易被腐蚀变质,滋生细菌,如果不及时处理,会对环境造成恶劣的影响,可能还会引发疾病。
鸡蛋壳中钙资源非常丰富,人们大量丢弃的鸡蛋壳不仅浪费了这种天然钙源,还会给环境带来极大的污染。
我国有着广大的鸡蛋壳资源市场,然而对废弃鸡蛋壳的回收利用率还很低,加工鸡蛋壳的企业寥寥无几,更不用说生产规模了,市场上利用鸡蛋壳加工生产的产品更是屈指可数。
近年来,已有不少国内外学者、专家对鸡蛋壳的开发研究深感兴趣,然而如何开发,该往那个方向发展还是众说纷纭。
开发这种绿色天然蛋壳资源已是当下社会热点问题之一。
1.2鸡蛋壳的主要成分
鸡蛋壳主要由无机物和有机物组成的,无机物占整个蛋壳的94%~97%,有机物占蛋壳3%~6%。
无机物中主要成分是CaCO3,含量高达93%,MgCO3占1%,另外含有少量的其他元素[9-10]。
因此,鸡蛋壳是一种优质的绿色天然钙源[11-12]。
1.3钙的重要作用
人类体内的无机盐种类很多,其中含量最多的是钙无机盐,大概占人们自身体重的2%。
骨骼和牙齿中钙含量非常巨大,占人类身体里钙总质量的99%,这些钙起到保证骨骼和牙齿的正常生长发育,继而维持其形态和硬度的作用。
剩余的1%则分散到细胞外液,调节着人体机制的生理功能,维持人体的正常生命活动。
钙在人类身体内非常活跃,是最重要的的矿物质元素,几乎参与人体机制的所有生命活动,而且对这些生命活动起到重要的调控作用[13]。
没有钙,就不能保持神经系统和肌肉组织的正常反应。
钙还可以调节心脏搏动,没有钙,心脏就不能正常收缩与舒张。
在血液中,也可以看到钙的影子,它直接参与血液的凝结,没有钙,就不能刺激血小板,使伤口上的血液凝结。
钙还可以调节酶的活性,维持细胞内的正常反应,没有钙,腺细胞的分泌作用将下降。
钙在人体内的作用是不可忽视的,不管在那个年龄阶段,缺钙都会严重影响人们的身体健康,引发各种病状。
儿童缺钙会出现头发稀疏、智力发育迟、免疫力低、指甲灰白等病状;青少年缺钙会出现体质差、容易抽筋、烦躁不安等病状;青壮年缺钙会出现乏力、经常性腰酸背疼、易抽筋、易感冒等病状[14];妇女缺钙会出现水肿及乳汁分泌不足、全身酸痛、头晕、贫血等病状[15];老龄人缺钙会出现无食欲、睡眠不好、情绪多变等病状。
我国各地人群体内都存在着缺钙现象,2004年10月12日,国务院新闻办公室新闻发布会上公布,我国人民钙的平均摄入量只有人体需求量的42%[16]。
近年来,人们的生活越来越好,随着生活条件的改善,人们的补钙意识也在不断提高,补钙已是现代人们所关心的重要问题之一。
1.4乳酸钙的应用
乳酸钙作为钙源,相对其他钙源来说,有很多优点。
如极易溶于水、无异味、不刺激肠胃、容易被人体吸收、没有副作用,可以长期食用,因此广泛应用在人们生活中,有着广大市场份额。
在食品方面:
乳酸钙作为补钙食品,市场需求量正在逐年飙升,供不应求。
乳酸钙进入人体肠道后,钙离子很容易被人体吸收,剩下游离的乳酸,则可以维持肠道pH值的稳定,促进有益菌的生长,抑制大肠杆菌的生长,降低血氨,有益健康,乳酸还可以参与人体机制的乳酸循环,为人体提供能量,而且任何副作用。
乳酸钙在糕点行业里可以作为强化剂,补充钙元素,如:
面条、馒头、面包、饼干糕点等。
乳酸钙还能作为添加剂,加入到乳制品和饮料中。
乳酸钙还可以作为稳定剂、缓冲剂、凝胶化剂等[17-18];在医学方面:
乳酸钙在医药中可以降低毛细血管细胞通透性,维持人体肌肉的伸缩性和神经的兴奋度[19]。
乳酸钙还可以维持骨骼和牙齿的密度和硬度[20]。
乳酸钙还可用与治疗手足抽筋、低血钙、过敏症、骨质疏松等病症[21];在农业方面:
可以在饲料里添加部分乳酸钙,从而提高家畜的产奶量。
在渔业和禽类养殖中,乳酸钙可以当做钙源补充钙质。
1.5开发鸡蛋壳资源的意义
本试验综合以上情况,在查阅大量相关文献基础上,总结前人的经验,深入研究利用鸡蛋壳资源制备乳酸钙的工艺。
采用控制变量法,探讨鸡蛋壳制备乳酸钙过程中一些因素对产率的影响。
为开发鸡蛋壳资源提供一种有效的、合理的方法,从而进一步提高我国鸡蛋壳的回收利用率。
利用鸡蛋壳制备乳酸钙,不仅开发了家禽行业的深加工行业链,提供了就业岗位,创造了社会财富,还解决了废弃鸡蛋壳所带来的环境污染问题,使鸡蛋壳这种天然钙资源“变废为宝”,跳出了环境单纯靠治理的观念,开辟一条上环境综合治理,充分利用资源的创新道路。
目前,我国的资源浪费十分严重,这对我国废弃资源回收起到一个很好的引到作用,对我国走“可持续发展道路”具有重要意义。
2材料与方法
2.1实验材料
2.1.1实验仪器
表2-1主要仪器设备
仪器名称生产公司型号
电子天平赛多利斯科学仪器(北京)有限公司BSA224S
电热恒温鼓风干燥箱上海贺德实验设备有限公司DHG-9030
数显恒温水浴锅金坛市医疗仪器厂HH-S2
陶瓷纤维马弗炉北京盈安美诚科学仪器有限公司TM-0617
循环水式多用真空泵郑州长城科工贸有限公司SHB-B95
2.1.2原材料
鸡蛋壳(百色学院行敏苑食堂收集)
2.1.3实验试剂
表2-2主要实验试剂
药品名称制造商形态级别
乳酸广州新建精细化工厂液体分析纯
无水乙醇天津市光复科技发展有限公司液体分析纯
氢氧化钠天津市福晨化学试剂厂固体分析纯
钙羧酸指示剂天津博迪化工股份有限公司固体分析纯
乙二胺四乙酸二钠广州新建精细化工厂固体分析纯
2.2实验设计
2.2.1实验基本原理
鸡蛋壳经预处理除杂后,干燥碾碎成粉末,放入马弗炉中在950℃下灰化125min得到高成分CaO的鸡蛋壳灰分,将鸡蛋壳灰分加水制成Ca(OH)2,然后边搅拌边加入乳酸,充分中和反应后,经抽滤、结晶、抽滤、洗涤、干燥得到乳酸钙粉末(Ca[CH3CH(OH)COO]2)。
主要反应式为:
CaCO3→CaO+CO2
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+2CH3CH(OH)COOH→Ca[CH3CH(OH)COO]2+2H2O
2.2.2实验工艺流程
鸡蛋壳→水洗→除杂→壳膜分离→恒温干燥→高温灰化→制成氢氧化钙→加入乳酸中和→抽滤→静止结晶→抽滤→恒温干燥→乳酸钙产品
2.2.3鸡蛋壳的处理
用自来水清洗一下收集来的鸡蛋壳,除去粘附在鸡蛋壳表面的污垢及鸡蛋壳里面残留的蛋清等杂质,再用自来水浸泡鸡蛋壳一段时间,剥掉鸡蛋壳膜,得到干净的鸡蛋壳,晾干后电热恒温鼓风干燥箱干燥,用碾钵碾碎得到干燥的鸡蛋壳粉末装瓶备用。
2.2.4鸡蛋壳灰化温度的选择
用电子天平称取5组2g的鸡蛋壳粉末,放入陶瓷纤维马弗炉中分别在650℃、750℃、850℃、950℃、1050℃恒温灰化125min,然后加入2.5mol/L的HCl溶液20ml,观察反应现象,对比产生的气泡数量多少,确定分解情况是否完全,得出最佳灰温度。
2.2.5鸡蛋壳灰化时间的选择
用电子天平称取5组2g的鸡
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