食品添加劑氫氧化鈣在檸檬酸鈣製備中的應用

摘要 ：

    檸檬酸鈣是一種重要的食品添加劑 ，工業中常作螯合劑 、緩衝劑 、組織凝固劑 、鈣劑強化劑 、乳化鹽等 。作為鈣質強化劑 ，具有無味的特點 。檸檬酸鈣的鈣含量高 ，吸收率高 ，被廣泛應用於包括嬰兒配方食品 、果汁 、乳製品 、固體飲料 、運動飲料 、牛乳 、豆乳 、保健品和穀物製品等 。檸檬酸鈣屬於有機酸鈣 ，較無機鈣溶解度大且生物利用率高 。

鈣是人體內第五大元素 ，它對人體內的許多生理過程都起著十分重要的作用 。人類的牙齒和骨骼中99%是鈣 。因此 ，不管是營養性還是代謝性的缺對人體的健康都會有極廣的負麵影響 。骨質疏鬆症就是最常見的一種由於缺鈣所引起的代謝性骨疾 。缺鈣不僅是對骨骼有害 ，而且也會導致增加得高血壓 、乳癌和腎結石的危險 。所以補鈣對身體健康是非常重要的 。在補鈣過程中 ，檸檬酸鈣相對於碳酸鈣等無機鈣來說 ，具有非常大的優點 ，因為檸檬酸鈣在吸收過程中不會生成CO2產生胃脹等情況 ，且含鈣量高 。 

本論文通過對檸檬酸鈣製備過程的影響因素的研究 ，確定了溫度 、Ca(OH)2的純度 、檸檬酸用量 、製備過程中的酸度曲線 ，為實際生產提供工藝參數 。

關鍵詞 ：檸檬酸鈣 ；食品添加劑 ；補鈣 ；影響因素

1.的物理與化學性質及用途

檸檬酸鈣,化學名2-羥基-1,2,3-丙三羧酸鈣 ，別名 ，枸椽酸鈣 ，分子式為Ca3(C6H5O7)2 4H2O.常為細小的白色晶體或白色粉末 ，通常含有4個結晶水 ，晶體分子量571.31 。 檸檬酸鈣在水中的溶解度較小 ；並且隨溫度升高降低 。如果升溫至70℃ ，失去部分結合水而轉變為Ca3(C6H5O7)2·4H2O 。結晶水加熱至100℃時逐漸失去水 ，120℃時完全失水 。

檸檬酸鈣的溶解度為0.95g/L水隨著溫度升高至95～100℃ ，Ca3(C6H5O7)2·4H2O的溶解度可降低到0.578g/L水 。檸檬酸鈣的溶解度還和酸度有關 ，PH值降低時溶解度增大 。檸檬酸鈣常做為鈣質強化劑 、螯合劑 。檸檬酸鈣屬於有機酸鈣 ，較無機鈣溶解度大且生物利用率高 。作為鈣質強化劑 ，檸檬酸鈣的鈣含量高 ，味道平和 ，氣味適中 ，吸收率高 ，可用於多種食品的強化 ，包括嬰兒配方食品 、果汁 、乳製品 、固體飲料 、運動飲料 、牛乳 、豆乳 、保健品和穀物製品等 。另外還可在食品工業中作螯合劑 、緩衝劑、組織凝固劑等 。

2.檸檬酸鈣粉體的製備

粉體製備過程中 ，首先原料的純度是製約產品質量的一個重要的標準 ，其主要體現在碳酸鈣的燒製程度和氧化鈣含量等問題 。

再就是中和滴定過程中滴定的質量非常重要 。以檸檬酸為標準溶液滴定食品添加劑氫氧化鈣為例，當檸檬酸量不夠 ，主要表現是食品添加劑氫氧化鈣反應不完全 。影響產品的質量 ，達不到理論值所允許的誤差。檸檬酸過量 ，會導致檸檬酸鈣繼續反應生成檸檬酸一鈣和檸檬酸二鈣 。

3．檸檬酸鈣製備研究的現狀

當前檸檬酸鈣的工業生產一般是利用生物發酵方法製取原料檸檬酸 。鈣元素主要是利用豐富的無機鈣煆燒生產食品添加劑氫氧化鈣 ，做成食品添加劑 ，一般需要食品添加劑氫氧化鈣的純度非常高 ，所以有的才用二次煆燒法 ，裏麵包括碳化過程 ，再煆燒提取純度非常高的食品添加劑氫氧化鈣溶液 。再與檸檬酸進行中和反應製取產品檸檬酸鈣 。

4．檸檬酸鈣製備方框流程圖 

碳酸鈣→煆燒→粉末（CaO）→消化Ca(OH)2→中和（檸檬酸）→加熱→沉澱→抽濾→檸檬酸鈣→幹燥→粉碎→壓片→產品

5.實驗室檸檬酸鈣製備的工藝條件的研究

5.1反應機理

利用石灰石高溫煆燒 ，製取中間產物氧化鈣 。再把生石灰進行消化 ，製取熟石灰 ，使用過濾器除去石灰水裏麵的雜質 ，得到較純的食品添加劑氫氧化鈣溶液 ，再利用檸檬酸與食品添加劑氫氧化鈣在一定的條件下 ，進行中和反應 ，得到所需產品檸檬酸鈣晶體 。主要反應方程式為 ：

CaCO3=CaO+CO2↑            CaO+H2O=Ca(OH)2

3Ca(OH)2+C6H5O7→(C6H5O7)2Ca3+C6H5O7→(C6H6O7)2Ca2+C6H5O7→(C6H7O7)2Ca

5.1.1石灰乳滴加入檸檬酸溶液中的反應過程

  

5.1.2檸檬酸溶液滴加入石灰乳中的反應過程

 

5.1.3檸檬酸鈣水解方程式

 

5.2消化過程

5.2.1溫度的選擇

消化過程的反應方程式為 ：    CaO+H2O →  Ca(OH)2 

反應為放熱反應 ，但起始反應溫度為70℃左右最為合適 ，因為可以加快反應的反應速率 。原因是氧化鈣在70℃的熱水中最容易發生消化反應 ，隨著溫度的升高 ，食品添加劑氫氧化鈣在水中的溶解度越來越小 。但溫度太低時 ，氧化鈣發生消化反應不完全 。所以 ，在消化過程中需注意溫度的控製 。

5.2.2食品添加劑氫氧化鈣直接溶解

將實驗所需質量的食品添加劑氫氧化鈣加入裝有300ml 水的燒杯中 ，放在電子攪拌器上加熱溶解 。（檸檬酸滴定食品添加劑氫氧化鈣）

將實驗所需質量的食品添加劑氫氧化鈣加入裝有500 ml水燒杯中 ，放在電子攪拌器上加熱溶解 。（食品添加劑氫氧化鈣滴定檸檬酸）

5.2.3生石灰消化

稱取優質生石灰50g,倒入裝有300ml 70℃熱水的燒杯中 ，在電子攪拌器不斷攪拌的情況下進行消化 ，以致充分反應為止 。（檸檬酸滴定食品添加劑氫氧化鈣）

同樣稱取優質生石灰60g倒入裝有500ml 70℃熱水燒杯中 ，在電子攪拌器不斷攪拌的情況下進行消化 ，以致充分反應為止 。（食品添加劑氫氧化鈣滴定檸檬酸）

以生石灰為原料製備食品添加劑氫氧化鈣溶液時 ，在充分反應完全之後 ，好運彩要通過過濾篩（80目）對食品添加劑氫氧化鈣溶液進行過濾 ，以製取較純淨的食品添加劑氫氧化鈣水溶液 。

5.2.4檸檬酸鈣製備工藝流程圖

5.3反應條件

在反應過程中 ，攪拌速度不宜過快 ，太快會導致溶液飛濺出來 ，影響實驗效果和準確度 。但是攪拌速度過慢也不行 ，會導致反應不完全 ，致使達不到實驗效果和準確度 。一般是稍微出現漩渦狀即可以 。但隨著標準溶液的加入反應越來越慢 ，且燒杯底部出現沉澱 ，所以相應的要加快攪拌速度 ，但也不能太快 ，主要是由於被滴定溶液的濃度減小 ，致使反應接觸麵積減小 ，所以要加快攪拌速度來增大反應接觸麵積 ，來保證標準溶液不在反應器裏囤積 。

5.4正 、反滴定對反應產生的影響 

主反應為 ：3Ca(OH)2+2C6H5O7=Ca3(C6H5O7)2+6H2O

但是在反應過程中 ，由於滴定的順序不同 ，所生成的中間產物也不同 。在檸檬酸滴定食品添加劑氫氧化鈣溶液時 ，由於堿過量 ，所以直接生成了檸檬酸鈣 。但是滴定終點必須pH值必須保持在7~9之間 ，不然會生成檸檬酸二鈣和一鈣等副產物 。用食品添加劑氫氧化鈣標準溶液滴定檸檬酸時 ，由於酸過量 ，所以會生成檸檬酸一鈣 ，再生成檸檬酸二鈣 ，最後生成好運彩所要製備的產品檸檬酸鈣。所以在操作過程中必須穩定而且較緩慢的進行滴定 。

5.5滴定速度對反應產生的影響

在滴定過程中 ，要保持較慢的滴定方法 ，因為食品添加劑氫氧化鈣是中強堿 ，而檸檬酸也是中強酸 ，在反應過程中 ，反應不是很激烈 ，所以要有充分的反應時間 。而且在反應過程中也要保持較快的攪拌速度，以便於有更大的接觸麵積 ，使反應更充分 。

5.6滴定終點的判斷

在反應過程中 ，滴定終點是一個很重要的平衡標準 。滴定終點判定中 ，好運彩一般以中和液的pH值作為依據。在檸檬酸滴定食品添加劑氫氧化鈣溶液中 ，當中和液穩定時的pH值在7~9之間為最好的滴定範圍 ；而食品添加劑氫氧化鈣標準溶液滴定檸檬酸時 ，pH應在7左右 ，所以好運彩可以用酚酞試劑做為指示劑 。

5.7幹燥過程的控製

把抽濾之後的檸檬酸鈣晶體放入恒溫箱裏麵進行幹燥 ，特別要注意的是溫箱溫度不能太高 。檸檬酸鈣在70℃時 ，失去部分結合水而轉變為Ca3(C6H5O7)2·4H2O 。結晶水加熱至100℃時逐漸失去水 ，120℃時完全失水 。所以要製備4個結晶水的檸檬酸鈣晶體時 ，好運彩應該把溫度調製在70℃左右 。

6總 結

檸檬酸鈣作為一種新型的食品補鈣添加劑 ，主要用於濃縮乳 、甜煉乳 、稀奶油 、融化幹酪 、果醬 、果凍 、麵粉和發酵豆醬作為鈣源 。同時還可以作螯合劑 、緩衝劑 、組織凝固劑 、乳化鹽等 。相對於傳統的無機鈣劑 ，具有較大的優點 。