[发明专利]一种蛋壳超微活性碳酸钙的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及活性碳酸钙的制备方法，尤其是一种蛋壳超微活性碳酸钙的制备方法。

背景技术

禽蛋食用后的蛋壳被作为生活垃圾丢弃后不仅资源烂费，而且污染环境。蛋壳主要成分为碳酸钙，且含有少量有机质，如何充分利用蛋壳碳酸钙资源，发挥其最大经济价值，是目前面临的难题。超微活性碳酸钙是一种高附加值产品，作为高填充量的高档填充剂，已广泛应用于橡胶、高级涂料、轮胎、鞋底等行业。目前超微活性碳酸钙的制备方法主要为化学合成法，矿石经煅烧生成生石灰，经热水消化后通入二氧化碳进行碳化，在严格控制的碳化条件下，生成粒度合适的碳酸钙颗粒，再用活化剂对其表面进行修饰处理，从而获得超微活性碳酸钙。该方法工艺复杂、高耗能、设备要求高、条件不易控制。

作为生物碳酸钙资源，蛋壳含有少量的有机质(约2％)，可为其改性修饰提供更多类型的官能团，这使得由蛋壳制备的超微活性碳酸钙可能具备一些新的特性。同时，蛋壳碳酸钙具有天然、安全等特点，具有更为广泛的应用范围，如作为食品成分或食品添加剂，不仅可用于改善食品品质或特性，同时还可提高食品中钙的含量，使之成为营养强化食品或功能食品，提高附加值。但蛋壳制备超微活性碳酸钙亦存在一些难题，如壳膜分离、碳酸钙粒度控制、修饰剂的选择等，本发明即为这些问题的解决提高一种完善的技术方案。

发明内容

本发明针对目前超微活性碳酸钙制备和应用中的一些问题，充分利用蛋壳生物碳酸钙资源，制备超微碳酸钙，并选用修饰剂对其进行活化，在充分利用蛋壳资源的同时，扩大超微活性碳酸钙的用途。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种蛋壳超微活性碳酸钙的制备方法，它包括以下步骤：将壳膜分离后的蛋壳粉碎至粒度为0.1～10μm的微粉，然后将蛋壳微粉与水和多糖按重量比为100∶50～200∶0.5～3的比例混合，充分分散后冷冻干燥，冻干粉在50～100℃下反应3～5天，反应完成后用蒸馏水洗去未反应的多糖，烘干，即得蛋壳超微活性碳酸钙，

所述多糖选自果胶、低聚果胶、壳聚糖、壳寡糖、葡聚糖、葡甘聚糖、淀粉、糊精中的一种或多种。

优选的，所述蛋壳微粉与水与多糖的重量比为100∶100∶1.5。

优选的，将壳膜分离后的蛋壳超微粉碎至粒度为1～3μm的微粉。

进一步优选的，所述壳膜分离的方法包括以下步骤：将废弃的蛋壳洗净，干燥后粉碎成粗粉，按重量向蛋壳粗粉中加入2～5倍浓度为0.1～5％的多聚物胶体溶液，超声搅拌5～15分钟，过滤，沉淀用水淋洗一次，烘干，即得，

所述多聚物胶体选自聚乙二醇、果胶、羧甲基纤维素、葡聚糖中的一种或多种。

本发明的有益效果是：

(1)使用可食用的多糖作为亲水性修饰剂，对超微碳酸钙进行活化，开创了活性碳酸钙新的应用领域。传统活性碳酸钙主要作为填充剂应用于橡胶、塑料制品中，为提高其在有机材料中的分散性，多采用亲油性的基团进行修饰活化，如油酸、硬脂酸等，这些修饰基团通过羧基与碳酸钙颗粒表面的羟基发生反应，从而附着在碳酸钙颗粒表面。本发明中由蛋壳制备的超微碳酸钙中含有少量有机质(蛋白、多肽等，含量约为2％)，这些有机质分子中的羧基、氨基为超微碳酸钙的活化提供了不同类型的修饰位点，在加热条件下，多糖可以与蛋壳中的蛋白类分子发生美拉德反应，从而固定于碳酸钙颗粒表面。上述修饰剂分子安全无毒、可食用，同时具有极强的吸水性，因此使得活化后的超微碳酸钙能够有效地分散于水相溶液中，例如，添加于蛋清粉，可使蛋清粉形成的水凝胶强度增强45％。本发明制备的蛋壳超微活性碳酸钙可广泛应用于食品、日化用品、医药等领域，填补了传统活性碳酸钙在上述应用领域的空白。

(2)提高了壳膜分离的效率、改善了分离效果、节约了用水。在超声的作用下，蛋壳与蛋壳膜加速分离；同时，多聚物胶体溶液代替水溶液，增加了溶液粘度，使得脱离蛋壳后的蛋壳膜碎屑更好地悬浮在溶液中，在静置分层过程中，促进了沉淀与溶液的分层，避免了蛋壳膜碎屑的沉降。此外，分离后蛋壳粉中残留的少量多聚物胶体，在球磨过程中均匀地粘附于碳酸钙颗粒表面，为后续的活化提供了更多的表面电荷，使活化的效率更高更彻底。本发明的壳膜分离方法与传统的水溶液分离法相比，壳膜分离时间由20分钟缩短为5分钟，在保证蛋壳粉中蛋壳膜的残留率为0.2～0.3％的条件下，蛋壳回收率达到96.5％，提高了约3个百分点，此外，分离相同质量的蛋壳用水仅为传统方法的三分之一至六分之一，效果显著。

附图说明

图1为实施例1～3所制备的超微活性碳酸钙样品的活化度。