《精細(xì)化工》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

《精細(xì)化工》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)一多功能食品添加劑D-葡萄糖酸-d-內(nèi)酯D-葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯（簡(jiǎn)稱葡萄糖酸內(nèi)酯）是以葡萄糖為原料合成的多功能食品添加劑。葡萄糖酸內(nèi)酯無毒，使用安全，主要用作牛奶蛋白和大豆蛋白的凝固劑。例如，用它制作的豆腐保水性好，細(xì)膩滑嫩可口。加入魚、禽畜的肉中作保鮮劑，可使其外觀保持光澤和肉質(zhì)保持彈性。它又是色素穩(wěn)定劑，使午餐肉和香腸等肉制品色澤鮮艷。它還可作為疏松劑用于糕點(diǎn)面包，改善口感和風(fēng)味。此外它還是酸味劑。本實(shí)驗(yàn)以市售的葡萄糖酸鈣為原料，用草酸脫鈣生成葡萄糖酸，濃縮結(jié)晶得到內(nèi)酯。D-葡萄糖酸鈣D-葡萄糖酸D-葡萄糖酸-d-內(nèi)酯1實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釪-葡萄糖酸-d-內(nèi)酯的制備、性質(zhì)和用途，掌握減壓濃縮和細(xì)粒結(jié)晶的過濾操作。2原料葡萄糖酸鈣(≥95%)草酸(≥98%)D-葡萄糖酸-d-內(nèi)酯(做晶種用,要求高純度)助濾劑(可選用硅藻土或微晶纖維素)乙醇(95%)3實(shí)驗(yàn)操作200mL燒杯中加入35ml水，加熱至60℃左右，攪拌下慢慢加入由30g(0.07mol)葡萄糖酸鈣和9g(0.071mol)二水合草酸組成的混合物，加料完畢，在60℃保溫?cái)嚢璺磻?yīng)2h。加入2g硅藻土攪拌①，趁熱抽濾，濾渣用適量的60℃的熱水洗滌兩次，抽濾，合并濾液和洗滌液。將此水溶液移入圓底燒瓶中并組成減壓蒸餾裝置，在不超過45℃的溫度下減壓濃縮②，直至剩余約15～20ml時(shí)暫停濃縮。加入2g葡萄糖酸內(nèi)酯晶種③，繼續(xù)減壓濃縮至瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)大量細(xì)小晶粒為止，物料在40～20℃下靜置結(jié)晶④，抽濾，用20mL95%的乙醇洗滌晶體，抽干，在不高于40℃的溫度下真空干燥得到產(chǎn)物。結(jié)晶后的母液仍含有內(nèi)酯，可按上述方法重復(fù)操作得到第二批產(chǎn)物，共約16～18g，產(chǎn)率64%～72%⑤。實(shí)驗(yàn)時(shí)間約5h(不含靜置結(jié)晶所需時(shí)間)4產(chǎn)品的簡(jiǎn)單檢驗(yàn)純凈的D-葡萄糖酸-d-內(nèi)酯為白色粉狀結(jié)晶，有甜味，熔點(diǎn)150～152℃，不溶于乙醇、乙醚和氯仿，溶于水且被水解為Ｄ-葡萄糖酸。產(chǎn)品純度可用測(cè)熔點(diǎn)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)。注釋:①反應(yīng)產(chǎn)生的草酸鈣沉淀顆粒很細(xì)，過濾困難，加入助濾劑硅藻土能加速過濾。②在較高溫度下，葡萄糖酸及其內(nèi)酯可能會(huì)發(fā)生其他變化，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率。③葡萄糖酸內(nèi)酯在水中結(jié)晶比較困難，加入晶種可加速結(jié)晶。④最好能緩慢降溫靜置過夜，使晶體粗大和結(jié)晶完全。⑤由于內(nèi)酯的水溶解度大且結(jié)晶困難，所以產(chǎn)率不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)二食品防腐劑山梨酸鉀的制備

1實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑賹W(xué)習(xí)山梨酸鉀的性質(zhì)和用途②掌握山梨酸鉀制備的原理和方法。2實(shí)驗(yàn)原理2.1主要性質(zhì)和用途山梨酸鉀(potassiumsorbate)學(xué)名2,4-己二烯酸鉀，結(jié)構(gòu)式CH3CH=CHCH=CHCOOK，分子式C6H7KO2，是一種不飽和的單羧基脂肪酸，呈無色或白色鱗片狀結(jié)晶或粉末。在空氣中不穩(wěn)定，能被氧化著色，有吸濕性，約270℃熔化分解。易溶于水，溶于乙醇。用作食品防腐劑，用于肉、魚、蛋、禽類制品，果蔬保鮮，飲料、果凍、軟糖、糕點(diǎn)等。我國(guó)規(guī)定最大使用量為0.5～2g·kg-1。2.2制備原理山梨酸的合成工藝路線有四種，實(shí)驗(yàn)室采用以巴豆醛和丙二酸為原料制備：制得的山梨酸再與氫氧化鉀反應(yīng)，制得山梨酸鉀。3主要儀器和藥品四口燒瓶（250ml）、燒杯、球形冷凝管、抽濾瓶（500ml）、溫度計(jì)（0～100℃）、量筒（10ml、100ml）、電動(dòng)攪拌機(jī)、真空泵。巴豆醛（化學(xué)純）、丙二酸（化學(xué)純）、吡啶（化學(xué)純）、硫酸（化學(xué)純）、乙醇（化學(xué)純）、氫氧化鉀（化學(xué)純）、精密pH試紙、濾紙等。4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容向四口燒瓶中依次加入35g巴豆醛、50g丙二酸和5g吡啶，室溫?cái)嚢?0min，待丙二酸溶解后，緩慢升溫至90℃，反應(yīng)3～4h。用冰水浴降溫至10℃以下，緩慢加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%稀硫酸，控溫不高于20℃，至反應(yīng)物pH約為4～5①，冷凍過夜，抽濾，結(jié)晶用冰水②50ml分兩次洗滌、結(jié)晶，得山梨酸粗品。將粗品山梨酸倒入燒杯中，用3～4倍的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的乙醇重結(jié)晶。抽濾得精品山梨酸。將山梨酸倒入燒杯中，加入等摩爾數(shù)的KOH和少量水，攪拌30min，產(chǎn)物濃縮，95℃烘干，得白色山梨酸鉀結(jié)晶。實(shí)驗(yàn)三非離子型表面活性劑烷醇酰胺由脂肪酸二乙醇胺或類似結(jié)構(gòu)的氨基醇縮合而生成的酰胺俗稱烷醇酰胺。實(shí)際上通常使用的是以椰子油酸、十二酸、十四酸、硬脂酸或油酸與二乙醇胺為原料制得的酰胺（N，N-二羥基乙基脂肪酰胺）。這是一類非離子型的表面活性劑，商品名為凈洗劑6501或6502。烷醇酰胺的親水基是羥基，相對(duì)于龐大的疏水基團(tuán)，兩個(gè)羥基的親水性是很小的，因此由等摩爾的脂肪酸與二乙醇胺制得的烷醇酰胺（1︰1型）的水溶性很差。在實(shí)用中烷醇酰胺通常由脂肪酸與過量一倍的二乙醇胺制成（1︰2型），所得產(chǎn)物是等摩爾酰胺與二乙醇胺的締合物，具有良好的水溶性，由于二乙醇胺的存在，1︰2型烷醇酰胺的水溶液的pH值約為9。若往此溶液中加酸使pH值降至8以下，就會(huì)出現(xiàn)混濁。烷醇酰胺具有良好的去油、凈洗、潤(rùn)濕、滲透、增稠、起泡和穩(wěn)定泡沫的性能，對(duì)金屬也有一定的防銹作用。常用作紡織品、皮膚、毛發(fā)和金屬等方面清洗劑的配方成分。在工業(yè)上，烷醇酰胺的制法通常有兩種：①將植物油（如椰子油、棕櫚油）水解所得混合脂肪酸制成甲酯（或乙酯）再與二乙醇胺反應(yīng)，這種方法由于植物油價(jià)廉和反應(yīng)副產(chǎn)物少而較常使用；②脂肪酸直接與二乙醇胺縮合。本實(shí)驗(yàn)采用后一種方法制備N,N-二羥基乙基月桂酰胺，反應(yīng)式如下：1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)烷醇酰胺類非離子型表面活性劑的基本知識(shí)和一般工業(yè)制法。2實(shí)驗(yàn)原料脂肪酸二乙醇胺（化學(xué)純）月桂酸（含量98%以上）3實(shí)驗(yàn)操作在磁力攪拌器和恒溫油浴上裝一個(gè)100ml圓底燒瓶并安裝成蒸餾裝置，接上減壓裝置①，向圓底燒瓶中加入20g（0.1mol）月桂酸和21g（0.2mol）二乙醇胺。加熱并控溫在130℃左右反應(yīng)2h②，直至沒有水蒸出為止。停止加熱并撤去油浴，燒瓶?jī)?nèi)物料冷卻至接近室溫后，解除減壓狀態(tài)③，將瓶?jī)?nèi)物料取出，稱重，得淺黃色粘稠狀液體，約37～39g。取少量樣品滴入清水中，攪勻后應(yīng)能完全溶解，否則反應(yīng)仍未達(dá)終點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)間約為3.5h。4產(chǎn)品性能檢驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)品為混合物，pH值9～10，常溫下粘度為160s(涂-4粘度計(jì))，10%水溶液澄清透明，5min泡沫高度為130mm以上。產(chǎn)品中月桂酰二乙醇胺的含量為60%～70%，游離二乙醇胺含量為30%～35%。產(chǎn)品純度的分析可參考有關(guān)資料，用氣相色譜法可測(cè)出烷醇酰胺的總含量及其中脂肪酰基的組成以及游離醇胺的含量。產(chǎn)品應(yīng)用性能的檢驗(yàn)操作如下：①pH值直接取樣用精密pH試紙檢測(cè)。②水溶性稱取樣品1g放入小燒杯中，加入蒸餾水9ml，攪勻后靜置觀察溶解情況。③常溫粘度測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)GB1723-79。取適量樣品裝入涂-4杯粘度計(jì)內(nèi)直至超過上沿，用一根直玻璃棒沿杯的上邊刮去溢出的部分。使樣品從杯的底部流出，同時(shí)立即開啟秒表計(jì)時(shí)，至液體流完的一刻立即停表，讀取秒數(shù)。在25℃時(shí)，產(chǎn)品粘度約為160s。讀數(shù)會(huì)因溫度改變二有所變化。④氣泡力測(cè)定按GB/T13173.6-91。注釋：①在常壓下，羧酸銨鹽脫水生成酰胺的反應(yīng)溫度一般在160～190℃之間才能反應(yīng)完全。本實(shí)驗(yàn)采用減壓脫水的方法，目的是加速反應(yīng)和減輕胺被空氣氧化變色的程度。如不減壓，可用通氮?dú)廒s水的方法代替，但需延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。②130℃是較佳的反應(yīng)溫度。提高溫度雖然能使反應(yīng)加快，但產(chǎn)物顏色可能因此而加深。③在高溫下產(chǎn)物容易被空氣氧化變色，故應(yīng)在產(chǎn)物冷卻后才與大量的空氣接觸。實(shí)驗(yàn)四硫酸月桂酯鈉的合成和洗滌劑的配制1實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆障礈靹┝蛩嵩鹿瘐モc的合成原理和操作方法。2實(shí)驗(yàn)原理以下是制備洗滌劑時(shí)所用的反應(yīng)：月桂醇氯磺酸硫酸月桂酯硫酸月桂酯鈉在第一步中，月桂醇與氯磺酸反應(yīng)生成硫酸月桂酯，然后加入碳酸鈉水溶液使之生成鈉鹽（洗滌劑）。此水溶性混合物用固體碳酸鈉飽和并用1-丁醇萃取。一定要加碳酸鈉使兩相分層，否則1-丁醇將溶于水中。該鈉鹽（洗滌劑）在1-丁醇（有機(jī)層）中比在水中易溶，因?yàn)殚L(zhǎng)碳鏈?zhǔn)惯@個(gè)鈉鹽得到頗大的有機(jī)（非極性）特性。手洗餐具洗滌劑配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）組分%組分%脂肪醇聚氧乙烯醚（n=9）3苯甲酸鈉0.5脂肪醇聚氧乙烯醚（n=7）2香精0.5烷基苯磺酸鈉5去離子水85三乙醇胺4玻璃清洗劑配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）組分%組分%脂肪醇聚氧乙烯醚0.3乙二醇單丁醚3聚氧乙烯醚椰油酸酯3香精0.01乙醇3顏料適量氨水2.5去離子水余量3實(shí)驗(yàn)方法在一干燥的250ml燒杯中加入9.5ml冰醋酸，用冰浴冷至約5℃，用滴管慢慢將3.5ml(d=1.7g/ml)氯磺酸①直接加入到有冰醋酸的燒杯中（在通風(fēng)櫥中進(jìn)行）。在通風(fēng)櫥內(nèi)使燒杯中的內(nèi)容物放在冰浴中冷卻，要小心不要讓任何水進(jìn)入杯內(nèi)。在攪拌下，慢慢加入10g小粒狀月桂醇（1-十二醇）至燒杯中，歷時(shí)5min。攪拌混合物直至所有月桂醇均已溶解反應(yīng)掉（約30min）。將反應(yīng)混合物傾入盛有30g碎冰的250ml燒杯中，加入30ml1-丁醇，徹底攪拌混合物3min。在攪拌下，慢慢加入每份為3ml的飽和碳酸鈉溶液，直至對(duì)石蕊呈中性或微堿性。加入10g固體碳酸鈉至混合物中，以助分層。然后將上層傾入分液漏斗，再向燒杯中加入20ml1-丁醇，充分?jǐn)嚢?min，使液層分開，再將上層傾入盛有第一次提出物的分液漏斗中，棄去剩下的水層。靜置分液漏斗5min使之分層，棄去下層的水層，將有機(jī)層倒入燒杯（400ml或大一些）中。將含1-丁醇（沸點(diǎn)117℃）的大燒杯放在通風(fēng)櫥中的一塊調(diào)至低溫的電熱板上蒸發(fā)。當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)，洗滌劑即以沉淀析出。此時(shí)應(yīng)注意時(shí)常攪拌混合物以防產(chǎn)物分解，這在接近蒸發(fā)末期時(shí)尤為重要。當(dāng)極大部分1-丁醇已被除去時(shí)，將濕的固體置于80℃烘箱（或蒸氣烘箱）中使之完全干燥。因有分解的可能，不能超過80℃烘樣品。當(dāng)樣品已干，將無色的產(chǎn)物從燒杯中取出，稱重并計(jì)算產(chǎn)率②。按照配方配制一到兩種常用洗滌劑注釋：①使用氯磺酸時(shí)要特別小心。它是個(gè)類似濃硫酸的極強(qiáng)的酸，會(huì)使皮膚立即灼傷。在操作該腐蝕液體時(shí)要戴上橡皮手套。②若洗滌劑中1-丁醇尚未完全除盡，則產(chǎn)率可能超過100%，必要時(shí)應(yīng)繼續(xù)烘干樣品。實(shí)驗(yàn)五有機(jī)硫殺菌劑代森鋅的合成1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑賹W(xué)習(xí)二硫代氨基甲酸酯類農(nóng)藥的合成原理，并掌握代森鋅的合成方法。②了解代森鋅殺菌劑的主要用途。2．實(shí)驗(yàn)原理2.1主要性質(zhì)和用途代森鋅，學(xué)名乙撐雙二硫代氨基甲酸鋅。本品為白色或蛋黃色粉末，室溫下在水中的溶解度為10-5，不溶與大多數(shù)有機(jī)溶劑，溶于二硫化碳和吡啶，對(duì)光、熱、濕不穩(wěn)定，易分解出二硫化碳。代森鋅為葉面保護(hù)性殺菌劑，主要用于防治大田作物、果樹、蔬菜及煙葉等多種作物的真菌病害。2.2合成原理先合成代森鈉（乙撐雙二硫代氨基甲酸鈉），再用氯化鋅進(jìn)行取代反應(yīng)，制得代森鋅，反應(yīng)為3主要儀器和藥品四口燒瓶（100ml）、球型冷凝管、電動(dòng)攪拌器、燒杯、試管、點(diǎn)滴板、抽濾瓶、布氏漏斗、濾紙、廣泛pH試紙等。乙二胺、二硫化碳、氯化鋅、氫氧化鈉、鹽酸等。4實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4.1代森鈉的合成向四口燒瓶中加入6ml乙二胺和20ml水，攪拌溶解后，加熱控溫20～25℃，用滴液漏斗于20min內(nèi)滴加10ml二硫化碳，滴完后升溫至(30±2)℃，攪拌下向反應(yīng)液中緩慢滴加20%的氫氧化鈉溶液約30ml，滴加氫氧化鈉溶液時(shí)要不斷檢測(cè)反應(yīng)液的pH值，控制在pH=9～10。加完后繼續(xù)反應(yīng)，每10min測(cè)試一次，直至反應(yīng)產(chǎn)物溶于水后無油滴，即表示反應(yīng)已達(dá)終點(diǎn)。4.2代鋅森的合成取已制得的代鋅鈉溶液10ml和水37ml，加入四口燒瓶中，攪拌10min后用3%鹽酸調(diào)pH值為6。反應(yīng)中產(chǎn)生的硫化氫氣體可用5%的氫氧化鈉溶液吸收。向四口燒瓶中加入22ml10%的氯化鋅水溶液，攪拌并將溫度升至40～45℃，反應(yīng)1h。將樣品抽濾，濾液用10%的氯化鋅水溶液檢查是否有白色沉淀，如無白色沉淀，即表示已達(dá)終點(diǎn)。將產(chǎn)物用水多次洗滌抽濾，濾餅于60℃烘干后稱重，計(jì)算產(chǎn)率。實(shí)驗(yàn)六聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料這是一類以聚乙烯醇和水玻璃為基料的內(nèi)墻涂料。這類涂料的制法簡(jiǎn)單，原料易得，價(jià)格低廉，無毒無味，而且有阻燃作用。使用這類涂料時(shí)操作簡(jiǎn)單，施工中干燥快，可大量用于住宅和公共場(chǎng)所的內(nèi)墻涂裝。由于內(nèi)墻涂料的耐候性差，一般不適于外墻涂裝。制造這類內(nèi)墻涂料時(shí)，除了聚乙烯醇和水玻璃外，還需添加表面活性劑、填（充）料和其它輔助材料，它們都是這類涂料的重要成分。聚乙烯醇（PVA）是本涂料的主要成分，起成膜作用。它是白色至奶黃色的粉末固體，是由聚醋酸乙烯酯經(jīng)皂化作用而成的高聚物。在工業(yè)中，使用堿（一般用氫氧化鈉）皂化的甲醇工藝來生產(chǎn)聚乙烯醇（同時(shí)得到醋酸乙酯），故該皂化反應(yīng)又稱為醇解。由聚醋酸乙烯酯轉(zhuǎn)化為聚乙烯醇的程度，稱為皂化度或醇解度。醇解度不同的聚乙烯醇在水中的溶解度差異很大。本實(shí)驗(yàn)使用的聚乙烯醇，要求醇解度在98%左右，聚合度約為1700。水玻璃即硅酸鈉，是無色或青綠色固體，其物理性質(zhì)因成品中Na2O/SiO2的比例（稱為模數(shù)）的不同而異。本實(shí)驗(yàn)中使用模數(shù)位3的品種。在涂料中，水玻璃所起的作用與聚乙烯醇相似，但膜的硬度和光潔度較好。表面活性劑主要起乳化作用，能使有機(jī)物聚乙烯醇、無機(jī)物水玻璃及其它成分均勻地分散在水中，成為乳濁液。在本實(shí)驗(yàn)中，可選用的商品乳化劑有：乳化劑BL、乳化劑OP-10和乳化劑平平加-O等。填料主要是各種石粉和無機(jī)鹽，在涂料中起“骨架”作用，使涂膜更厚、更堅(jiān)實(shí)，有良好的遮蓋力。常用的填充料有以下幾種：鈦白粉（TiO2）相對(duì)密度4.26，是白度好且硬度大的粉末，具有很好的遮蓋力、著色力、耐腐蝕性和耐候性，但成本較高。①立德粉(BaSO4·ZnS)又稱為鋅鋇白，相對(duì)密度4.2，白度好，但硬度稍差，可用來部分代替鈦白粉以降低成本，但性能略差。②滑石粉白色鱗片狀粉末，具有玻璃光澤，有滑膩感，相對(duì)密度約2.7，化學(xué)性質(zhì)不活潑，用以提高涂層的柔韌性和光滑度。③輕質(zhì)碳酸鈣白色細(xì)微粉末，體質(zhì)疏松，相對(duì)密度2.7，白度和硬度稍差，但價(jià)格低廉，加入后可降低成本。通常是把以上各種填充料按一定比例混合使用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以達(dá)到較高的性能/價(jià)格比。其它成分如顏料、防霉劑、防濕劑、滲透劑等，可按涂料的要求適當(dāng)添加。本內(nèi)墻涂料的制備和成膜原理，是利用表面活性劑的乳化作用，在劇烈攪拌下將聚乙烯醇和水玻璃充分混合并高度分散在水中，形成乳膠液。然后加入其它成分?jǐn)噭?，成為產(chǎn)品。將涂料涂覆在墻上，等水分揮發(fā)之后，可形成一層光滑的、包含有填充料和其它成分并起裝飾和保護(hù)作用的涂膜。1實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)習(xí)內(nèi)墻涂料的基本知識(shí)；掌握聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備方法和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。2實(shí)驗(yàn)原料聚乙