1. 設(shè)計(jì)(或研究)的依據(jù)與意義
近幾年來, 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, 對環(huán)境造成很大污染。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，2003年我國雞蛋總產(chǎn)量為2233.2萬t，占世界雞蛋總產(chǎn)量的40%，我國每年大約產(chǎn)生300萬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, 又可解決蛋殼對環(huán)境所造成的污染。
丙酸鈣是近幾年發(fā)展起來的一種新型食品加劑,其毒性遠(yuǎn)低于我國廣泛應(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,可延長食品保鮮期,防止食物中毒。丙酸鈣屬酸性物質(zhì),對霉菌、好氣性芽孢桿菌和革蘭氏陰性菌均有很好的殺滅作用, 對酵母菌無害。丙酸鈣不僅對人體無毒、無副作用, 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，不會對人體造成危害。
2. 國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)(或同類研究)的概況綜述
國內(nèi)：近些年，關(guān)于丙酸鈣的制備研究越來越深入。劉愛文利用毛蛤殼為原料制備丙酸鈣，操作簡單安全，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)動物的廢棄物為鈣源，與丙酸合成丙酸鈣。隨著人們對丙酸鈣的逐漸重視，制備丙酸鈣的方法將會越來越多，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芽孢桿菌的抑菌、殺菌作用時發(fā)現(xiàn)，丙酸鈣對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腐敗菌的抑制效果時發(fā)現(xiàn)，不同防腐劑對腐敗菌的抑制作用有所差別，其中丙酸鈣對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，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。
在國外(如英國、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、利用來供給人體必需的鈣, 這一優(yōu)點(diǎn)是其他防腐劑所無法比擬的。丙酸鈣還可以做成分散劑溶液和軟膏, 對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)，等測定試驗(yàn)指標(biāo)，研究工藝參數(shù)對丙酸鈣產(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;對防止黃曲霉毒素的產(chǎn)生有特效;對酵母菌幾乎無效，對引起食品發(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)時間為20min,反應(yīng)溫度25℃，丙酸用量為五個水平，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，分別測定產(chǎn)率。
4、2、3、3 中和反應(yīng)時間的確定
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)時間(C),三個主要因素為變量引入三元正交試驗(yàn)，分別測定樣品的產(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, https://www.51lunwen.com/benkekaiti/ and determined the calcium propionate under what PH in the bacteriostatic effect is the best.
4、3.1 丙酸鈣最佳抑菌濃度的確定
在干酪中添加丙酸鈣 ：按干酪(500g)計(jì)，依次添加0.05%(0.25g)，0.1%(0.5g)，0.15%(0.75g)，0.2%(1g)，0.25%(1.25g)共五組
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