过氧化钙的制备及其保鲜性能研究*

周绿山，向文军，唐　涛，钱　跃，王　芬

（四川文理学院 化学化工学院，四川 达州 635000）

工程师园地

过氧化钙的制备及其保鲜性能研究*

周绿山，向文军，唐涛，钱跃，王芬

（四川文理学院 化学化工学院，四川 达州 635000）

在室温条件下，以鸡蛋壳为原料，用稀碱溶液处理后，洗涤、干燥、研磨得到鸡蛋壳粉末。用稀盐酸将称量好的鸡蛋壳粉完全溶解，加入计量的氨水和H2O2反应制备CaO2，得到的产品经分析其含量可高达79.21%。通过正交试验得到过氧化钙的最佳制备工艺条件为NH3·H2O的用量为8mL，双氧水的用量为25mL，反应时间为30min。将制备得到的CaO2用于草莓的储存，通过实验可知，CaO2能较强地抑制草莓的水分流失，延长其保鲜期。

过氧化钙；鸡蛋壳；正交试验；保鲜

CaO2是一种新型的，多功能无机环保产品，被广泛用于土壤的改良，污水的处理，水果蔬菜的保鲜，水产的增氧，食用菌的生产等等。由于CaO2功能的显现，需求量的增加，其制备方法则受到了科研人员的关注［1-7］。常用的钙盐法、氢氧化钙法、氧化钙法等都是在低温条件下进行，造成能源消耗过大，不符合节能环保的要求。鸡蛋壳是厨馀中的主要固体废弃物［8-13］。据统计，我国每年废弃的鸡蛋壳约有400万t，给环境造成极大的污染。鸡蛋壳中含CaCO3高达90%以上，具有很高的利用价值。本研究则以鸡蛋壳为原料，采用常温制备CaO2［14］。所得产品并应用于草莓的保鲜研究。

1　实验部分

1.1主要原料与仪器

鸡蛋壳、草莓（市售）、HCl（1+9）、NH3·H2O（市售，分析纯）、H2O2（市售，30%）。

循环水式多用真空泵（SHB-IV双，郑州长城科工贸有限公司）；电热鼓风干燥箱（101-ZAB，天津市泰斯特仪器有限公司），精密电动搅拌器（DJ-1C，江苏麦普龙仪器制造有限公司）；电子天平（FA2004，上海方瑞仪器有限公司）。

1.2CaO2的制备

1.2.1制备原理以鸡蛋壳为原料，经盐酸分解后得到钙溶液，继而在NH3·H2O环境中与H2O2反应制备得到CaO2产品。其主要反应方程式如下：

1.2.2实验方案

（1）工艺流程

收集得到的鸡蛋壳先进行除杂处理，然后采用碱液浸泡进行壳膜分离，过滤、洗涤得到的无膜鸡蛋在120℃的恒温干燥箱中干燥60min。干燥完成后将其研磨，得到鸡蛋壳粉，并储于干燥的试剂瓶中，贴标签备用。

称取2.0g已预处理的鸡蛋壳粉，缓慢加入盛有30mL盐酸和30mL蒸馏水的烧杯（250mL）中，并不断搅拌，待体系无气泡产生后，向其滴加一定量的NH3·H2O和H2O2。达到反应所规定时间时停止搅拌，陈放30min后进行抽滤和洗涤，得到的固体先进行60℃低温干燥30min，再在140℃条件下干燥60min，最终得到产品。

（2）实验方案设计

在不考虑各影响因素间的交互作用时，CaO2的制备采用L9（34）正交表进行设计，其因素水平见表1。

表1　CaO2制备实验的因素水平表Tab.1　Factors and levels of calcium peroxide experiment

考虑各影响因素间的交互作用时，CaO2的制备采用L8（27）正交表进行设计，其因素水平见表2。

表2　CaO2制备实验的因素水平表Tab.2　Factors and levels of calcium peroxide experiment

1.3CaO2对草莓的保鲜作用

将在市场上购买的完好的草莓随机均分成5组（约100g/组），分别置于编号为1～5的密封袋中，计重后再分别投入装有CaO2的保鲜剂袋，其的含量分别为0、1、3、5、7g。装入保鲜剂袋后将密封袋密封好，称重。最后，每天在固定的时间观察草莓的变化，记录其重量。

2　结果与讨论

2.1CaO2的制备

2.1.1不考虑影响因素间的交互作用不考虑影响因素间的交互作用时，CaO2的制备实验结果见表3。

表3　CaO2制备实验结果（无交互作用）Tab.3　Effect on calcium peroxide experiment（no interaction）

通过直观分析可知，各因素对实验的影响程度为空白因素＞H2O2的用量＞NH3·H2O的用量＞反应时间，所考虑的因素间存在交互作用，且对实验造成的影响较大，因此，在实验过程中应予以考虑。

2.1.2考虑影响因素间的交互作用考虑影响因素间的交互作用时，CaO2的制备实验结果见表4。

表4　CaO2制备实验结果（有交互作用）Tab.4　Effect on calcium peroxide experiment（interaction）

通过直观分析可知，各因素对实验的影响程度为B×C＞A＞空白＞A×B＞C＞A×C＞B，表明所考察的因素间的交互作用强而不能忽略。本实验的最佳实验方案为A2B1C1，即NH3·H2O的用量为8mL，H2O2的用量为25mL，反应时间为30min。

2.1.3验证实验按照2.1.2所得到的最佳方案进行实验，设置平行实验5组，其结果见表5。

通过表5可知，按照最佳实验方案进行实验，结果重现率高，结果稳定，其CaO2含量的均值为79.09%。

表5　CaO2制备验证实验结果（CaO2含量/%）Tab.5　Effect on calcium peroxide verification experiment （calcium peroxide content/%）

2.2CaO2的保鲜作用实验

草莓是在室温（二月）条件下进行密封保存，随着保存时间的延长，无过氧化钙保鲜剂的草莓第2d便出现草莓蒂枯萎和水珠等现象，随后开始发霉腐烂。而加了保鲜剂的草莓则会不同程度的延迟出现前述情况，起到一定的保鲜作用。草莓储存期间的重量变化见表6。

表6　储存期间草莓的重量变化情况Tab.6　Weight change of strawberry in storage

由表6可知，添加CaO2保鲜剂后能一定程度地抑制草莓的水分损失，随着CaO2在总质量中所占的比重不断增大，其作用越来越明显，后趋于平稳。通过对草莓外形的观察记录，发现没有添加CaO2的草莓开始腐烂的时间是第6d，而添加之后，其开始腐烂的时间推迟到了第9d、第12d、第13d和第13d，把草莓的保鲜期延长了一倍。CaO2之所以能起到保鲜作用，是因为它能吸收草莓储存期间的产生的水分而释放出O2，时吸收产生的CaO2，提高环境的含氧比。主要的反应如下所示。

3　结论

（1）通过正交实验得出，影响CaO2制备实验的因素（NH3·H2O的用量，H2O2的用量及反应时间）间存在交互作用，其最佳操作条件是NH3·H2O的用量为8mL，H2O2的用量为25mL，反应时间为30min。

（2）CaO2对草莓的储存有一定的保鲜作用。能较高程度控制其水分的流失，通过吸收水分和CO2，释放O2来延长其保鲜期。

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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

四川文理学院2015年度大学生科学研究项目（X2015Z019）；四川文理学院化学化工学院大学生创新创业训练计划项目（HGXZ2015001）

周绿山（1987-），男，硕士，助教，主要从事环境化工方面的研究。