碳化工艺对制备球霞石型食品级碳酸钙的影响
球霰石轻质碳酸钙具有比表面积高、溶解性好、分散性好和密度低，且对人体正常细胞无害，人体可对其安全吸收，因此可作为膨松剂、面粉处理剂、抗结剂、酸度调节剂、营养强化剂、固化剂等食品添加剂。
1、球霰石型食品级碳酸钙的制备
（1）将5.0g的生石灰加入到15mL去离子水中，搅拌均匀，然后加入23mL浓度为6mol/L的盐酸酸化，定容50mL，再加入Ca（OH）2调节溶液pH值至10以上，沉淀，除杂（Mg、Al、Fe、Ba、As、Pb、Cd），得到澄清的CaCl2溶液。
（2）向澄清CaCl2溶液（0.1-0.5mol/L）中加入一定量的氨水，在不同的温度（10℃、20℃、30℃、40℃、50℃）下通入不同CO2体积分数的CO2与N2的混合气（CO2体积百分比10%、30%、50%、100%），当pH值降到8时停止通气，生成沉淀经过滤、干燥制得产品碳酸钙。
2、碳化温度对碳酸钙形貌的影响
碳化温度会影响气体在溶液中的溶解度，影响气液接触时间以及碳化反应速率，同时会影响晶核成核速率及晶核成长速度，从而影响最终形成的碳酸钙产品的晶型和形貌。
由碳酸钙SEM可知：
10℃和20℃时，碳酸钙为纯的微米级球霰石型颗粒，而每个球形颗粒是由无数纳米级的小颗粒自组装而成。
30℃时，球霰石型和方解石型碳酸钙共存，此时碳酸钙存在从球霰石型向方解石型转变的趋势；出现了颗粒破碎，破碎的小颗粒周围出现了层状的致密平面立体，说明颗粒开始溶解然后重组装排列成稳定的方解石型。
40℃时，碳酸钙形貌以菱面体为主，仅有少量球型颗粒及破碎颗粒堆积体。
50℃时，碳酸钙形貌为100%的层状堆积菱面体，大小也不均一，说明方解石型结晶已非常完全。
球霰石型碳酸钙是热力学上的亚稳定态，当温度升高，碳酸钙颗粒会发生溶解共再结晶过程，并以新的方式排列形成更稳定的方解石，故最佳碳化温度为20℃。
3、Ca2+浓度对碳酸钙形貌的影响
随着Ca2+浓度的增加，球形颗粒的尺寸逐渐增大，平均粒径分别为：2.15μm、3.09μm、3.79μm、4.57μm和8.93μm。
4、CO2浓度对碳酸钙形貌的影响
CO2浓度为10%时，制备的碳酸钙为菱面体颗粒，颗粒大小不均，颗粒与颗粒之间堆积，具有方解石的形貌特征，为纯方解石。
CO2浓度为30%和50%时，颗粒大部分为球形颗粒，含有少量菱面体颗粒以及破碎的颗粒。50%时球形颗粒大小更加均匀，分散性好。
CO2浓度为100%时，所得产品均为球形，且粒径均匀，分散性更好，为纯球霰石型。
但在实际生产中CO2的浓度受石灰石煅烧的限制，一般情况下只能达到20%-30%。要得到较高CO2浓度的原料气，必须借助变压吸附等手段来富集CO2，这样不仅增加碳酸钙生产成本，而且当CO2浓度提高到30%后，不同CO2浓度制备的球霰石型晶体的平均粒径变化不大，因而采用CO2浓度为30%的原料气较适宜。
5、最佳碳化工艺条件
通过对以上工艺参数的考察，选择最佳工艺条件为：除杂沉淀pH值为11.13，钙溶液浓度0.3mol/Ｌ，[氨水]/2[Ca2+]=1.1，在CO2流速为3L/min，CO2体积分数为30%，碳化温度为20℃，碳化时间为24min，所得的轻质碳酸钙产品以球霰石型碳酸钙为主，有极少量方解石型碳酸钙，完全符合国家标准《食品添加剂GB1898-2007轻质碳酸钙》对轻质碳酸钙的各项指标的要求.
来源：中国粉体技术网
