過氧化鈣的制備及其保鮮性能研究*

周綠山，向文軍，唐　濤，錢　躍，王　芬

（四川文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000）

工程師園地

過氧化鈣的制備及其保鮮性能研究*

周綠山，向文軍，唐濤，錢躍，王芬

（四川文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000）

在室溫條件下，以雞蛋殼為原料，用稀堿溶液處理后，洗滌、干燥、研磨得到雞蛋殼粉末。用稀鹽酸將稱量好的雞蛋殼粉完全溶解，加入計量的氨水和H2O2反應(yīng)制備CaO2，得到的產(chǎn)品經(jīng)分析其含量可高達(dá)79.21%。通過正交試驗(yàn)得到過氧化鈣的最佳制備工藝條件為NH3·H2O的用量為8mL，雙氧水的用量為25mL，反應(yīng)時間為30min。將制備得到的CaO2用于草莓的儲存，通過實(shí)驗(yàn)可知，CaO2能較強(qiáng)地抑制草莓的水分流失，延長其保鮮期。

過氧化鈣；雞蛋殼；正交試驗(yàn)；保鮮

CaO2是一種新型的，多功能無機(jī)環(huán)保產(chǎn)品，被廣泛用于土壤的改良，污水的處理，水果蔬菜的保鮮，水產(chǎn)的增氧，食用菌的生產(chǎn)等等。由于CaO2功能的顯現(xiàn)，需求量的增加，其制備方法則受到了科研人員的關(guān)注［1-7］。常用的鈣鹽法、氫氧化鈣法、氧化鈣法等都是在低溫條件下進(jìn)行，造成能源消耗過大，不符合節(jié)能環(huán)保的要求。雞蛋殼是廚馀中的主要固體廢棄物［8-13］。據(jù)統(tǒng)計，我國每年廢棄的雞蛋殼約有400萬t，給環(huán)境造成極大的污染。雞蛋殼中含CaCO3高達(dá)90%以上，具有很高的利用價值。本研究則以雞蛋殼為原料，采用常溫制備CaO2［14］。所得產(chǎn)品并應(yīng)用于草莓的保鮮研究。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1主要原料與儀器

雞蛋殼、草莓（市售）、HCl（1+9）、NH3·H2O（市售，分析純）、H2O2（市售，30%）。

循環(huán)水式多用真空泵（SHB-IV雙，鄭州長城科工貿(mào)有限公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱（101-ZAB，天津市泰斯特儀器有限公司），精密電動攪拌器（DJ-1C，江蘇麥普龍儀器制造有限公司）；電子天平（FA2004，上海方瑞儀器有限公司）。

1.2CaO2的制備

1.2.1制備原理以雞蛋殼為原料，經(jīng)鹽酸分解后得到鈣溶液，繼而在NH3·H2O環(huán)境中與H2O2反應(yīng)制備得到CaO2產(chǎn)品。其主要反應(yīng)方程式如下：

1.2.2實(shí)驗(yàn)方案

（1）工藝流程

收集得到的雞蛋殼先進(jìn)行除雜處理，然后采用堿液浸泡進(jìn)行殼膜分離，過濾、洗滌得到的無膜雞蛋在120℃的恒溫干燥箱中干燥60min。干燥完成后將其研磨，得到雞蛋殼粉，并儲于干燥的試劑瓶中，貼標(biāo)簽備用。

稱取2.0g已預(yù)處理的雞蛋殼粉，緩慢加入盛有30mL鹽酸和30mL蒸餾水的燒杯（250mL）中，并不斷攪拌，待體系無氣泡產(chǎn)生后，向其滴加一定量的NH3·H2O和H2O2。達(dá)到反應(yīng)所規(guī)定時間時停止攪拌，陳放30min后進(jìn)行抽濾和洗滌，得到的固體先進(jìn)行60℃低溫干燥30min，再在140℃條件下干燥60min，最終得到產(chǎn)品。

（2）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計

在不考慮各影響因素間的交互作用時，CaO2的制備采用L9（34）正交表進(jìn)行設(shè)計，其因素水平見表1。

表1　CaO2制備實(shí)驗(yàn)的因素水平表Tab.1　Factors and levels of calcium peroxide experiment

考慮各影響因素間的交互作用時，CaO2的制備采用L8（27）正交表進(jìn)行設(shè)計，其因素水平見表2。

表2　CaO2制備實(shí)驗(yàn)的因素水平表Tab.2　Factors and levels of calcium peroxide experiment

1.3CaO2對草莓的保鮮作用

將在市場上購買的完好的草莓隨機(jī)均分成5組（約100g/組），分別置于編號為1～5的密封袋中，計重后再分別投入裝有CaO2的保鮮劑袋，其的含量分別為0、1、3、5、7g。裝入保鮮劑袋后將密封袋密封好，稱重。最后，每天在固定的時間觀察草莓的變化，記錄其重量。

2　結(jié)果與討論

2.1CaO2的制備

2.1.1不考慮影響因素間的交互作用不考慮影響因素間的交互作用時，CaO2的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3　CaO2制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果（無交互作用）Tab.3　Effect on calcium peroxide experiment（no interaction）

通過直觀分析可知，各因素對實(shí)驗(yàn)的影響程度為空白因素＞H2O2的用量＞NH3·H2O的用量＞反應(yīng)時間，所考慮的因素間存在交互作用，且對實(shí)驗(yàn)造成的影響較大，因此，在實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)予以考慮。

2.1.2考慮影響因素間的交互作用考慮影響因素間的交互作用時，CaO2的制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4　CaO2制備實(shí)驗(yàn)結(jié)果（有交互作用）Tab.4　Effect on calcium peroxide experiment（interaction）

通過直觀分析可知，各因素對實(shí)驗(yàn)的影響程度為B×C＞A＞空白＞A×B＞C＞A×C＞B，表明所考察的因素間的交互作用強(qiáng)而不能忽略。本實(shí)驗(yàn)的最佳實(shí)驗(yàn)方案為A2B1C1，即NH3·H2O的用量為8mL，H2O2的用量為25mL，反應(yīng)時間為30min。

2.1.3驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)按照2.1.2所得到的最佳方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，設(shè)置平行實(shí)驗(yàn)5組，其結(jié)果見表5。

通過表5可知，按照最佳實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果重現(xiàn)率高，結(jié)果穩(wěn)定，其CaO2含量的均值為79.09%。

表5　CaO2制備驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果（CaO2含量/%）Tab.5　Effect on calcium peroxide verification experiment （calcium peroxide content/%）

2.2CaO2的保鮮作用實(shí)驗(yàn)

草莓是在室溫（二月）條件下進(jìn)行密封保存，隨著保存時間的延長，無過氧化鈣保鮮劑的草莓第2d便出現(xiàn)草莓蒂枯萎和水珠等現(xiàn)象，隨后開始發(fā)霉腐爛。而加了保鮮劑的草莓則會不同程度的延遲出現(xiàn)前述情況，起到一定的保鮮作用。草莓儲存期間的重量變化見表6。

表6　儲存期間草莓的重量變化情況Tab.6　Weight change of strawberry in storage

由表6可知，添加CaO2保鮮劑后能一定程度地抑制草莓的水分損失，隨著CaO2在總質(zhì)量中所占的比重不斷增大，其作用越來越明顯，后趨于平穩(wěn)。通過對草莓外形的觀察記錄，發(fā)現(xiàn)沒有添加CaO2的草莓開始腐爛的時間是第6d，而添加之后，其開始腐爛的時間推遲到了第9d、第12d、第13d和第13d，把草莓的保鮮期延長了一倍。CaO2之所以能起到保鮮作用，是因?yàn)樗芪詹葺畠Υ嫫陂g的產(chǎn)生的水分而釋放出O2，時吸收產(chǎn)生的CaO2，提高環(huán)境的含氧比。主要的反應(yīng)如下所示。

3　結(jié)論

（1）通過正交實(shí)驗(yàn)得出，影響CaO2制備實(shí)驗(yàn)的因素（NH3·H2O的用量，H2O2的用量及反應(yīng)時間）間存在交互作用，其最佳操作條件是NH3·H2O的用量為8mL，H2O2的用量為25mL，反應(yīng)時間為30min。

（2）CaO2對草莓的儲存有一定的保鮮作用。能較高程度控制其水分的流失，通過吸收水分和CO2，釋放O2來延長其保鮮期。

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Study on application in preservation and preparation of calcium peroxide*

ZHOU Lv-shan，XIANG Wen-jun，TANG Tao，QIAN Yue，WANG Fen
（School of Chemistry and Chemical Engineering，Sichuan University of Arts and Science，Dazhou 635000，China）

At room temperature，eggshell as raw material was soaked with dilute alkali solution，and washed，dried，ground to powder.The weighed eggshell powder was completely dissolved with dilute hydrochloric acid，then ammonia and hydrogen peroxide were added into reactor to get calcium peroxide-the content is up to 79.21%.The orthogonal experiment results shows that the optimum preparation conditions are the amount of ammonia is 8mL，hydrogen peroxide in an amount of 25mL，the reaction time is 30min.Calcium peroxide can strongly inhibit the loss of strawberrie water，and extend its storage time.

calcium peroxide；eggshell powder；orthogonal experiment；preservation

TQ123.4，S37

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160772

2016-04-06

四川文理學(xué)院2015年度大學(xué)生科學(xué)研究項(xiàng)目（X2015Z019）；四川文理學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項(xiàng)目（HGXZ2015001）

周綠山（1987-），男，碩士，助教，主要從事環(huán)境化工方面的研究。