《食品包装学》课件9脱氧包装技术

1、食品包装专用技术 脱氧包装技术 脱氧包装技术 脱氧包装(de-oxygen packaging)是指在密封的包装容器内，封入能与氧起化学作用的脱氧剂，从而除去包装内的氧气，使被包装物在氧浓度很低、甚至几乎无氧的条件下保存的一种包装技术。 封入脱氧剂包装是在成功研制了脱氧剂以后才出现的。 脱氧剂最早于1925年用铁粉和硫酸铁研制而成， 1933年开始在食品上使用铁化合物制成的脱氧剂； 1969年开始用以亚硫酸盐为主要成分的脱氧剂， 以后又研制成功有机脱氧剂等；封入脱氧剂的包装主要用于对氧敏感的易变质食品，如蛋糕、礼品点心、茶叶、咖啡粉、水产加工品和肉制品等的保鲜包装。下表列举了封入脱氧剂包装应用

2、于食品保鲜的一些典型实例 (1)在食品包装中封入脱氧剂，可以在食品生产工艺中不必加入防霉和抗氧化等化学添加剂，从而使食品更安全，有益于人们的身体健康。 (2) 可防止其中的油脂、色素、维生素等营养成分的氧化，较好地保持产品原有的色香味和营养。 (3)脱氧包装克服了真空包装和充气包装去氧不彻底的缺点，更有效地防止或延缓需氧微生物所引起的腐败变质，这种包装效果，可适当增加食品中的水分含量(如面包)，并可适当延长保质期。 (4)所需设备简单、操作方便、高效、使用灵活。一、脱氧包装的特点二、常用脱氧剂及其作用原理和反应特性 (一)常用脱氧剂及其作用原理目前，在生产上常用的脱氧剂种类有：铁系脱氧剂、亚硫

3、酸盐系脱氧剂、葡萄糖氧化酶有机系脱氧剂铂、钯、铑等加氢脱氧剂 虽然脱氧剂的组成有很大差异，但它们的作用原理是相同的：即利用脱氧剂中的无机或有机物质与包装内的氧发生化学反应而消耗氧，使氧的含量下降到要求的水平甚至达到基本无氧。1铁系脱氧剂 反应原理：铁系脱氧剂以还原状态的铁经下列化学反应消耗氧： Fe+2H2OFe(OH)2+H2 3Fe+4 H2OFe3O4+4H22Fe(OH)2+1/2O 2+ H2O2Fe(OH)3Fe2 O 33 H2O 2Fe+3/2O2+3 H2O 2Fe(OH)3Fe2 O 33 H2O 以上反应过程较复杂，受到诸如温度、湿度(水分)、压力及加入到脱氧剂中的辅助成

4、分 (助剂)等因素的影响。铁发生氧化反应形成的终产物有差异，因而消耗的氧量有不同。特点：铁系脱氧剂的除氧能力相当强。 理论上在铁转变为氢氧化铁时，1g铁要消耗0.43g(折合为约300cm3)的氧气，这相当于1 500cm3正常空气中的含氧量。铁系脱氧剂主剂原料容易获得，制作简单，成本较低。但铁系脱氧剂的脱氧速度相对较慢，脱氧时需要一定量水分的存在才有较好效果。此外，在铁氧化时常伴有氢气生成，如何抑制氢气的产生或处理已生成的氢是铁系脱氧剂使用中需解决的问题，因此，在配制或生产这类脱氧剂时常需加入一些具有这一作用的助剂。2亚硫酸盐系脱氧剂 亚硫酸盐系脱氧剂使用效果也较好，且应用较广泛。这类脱氧剂

5、多以连二亚硫酸盐为主剂，以氢氧化钙和活性炭等为助剂。如在助剂中加入适量的碳酸氢钠，则除了能除去包装空间的氧外，还能生成二氧化碳，形成包装内的高二氧化碳环境，进一步提高对产品的保护效果。 亚硫酸盐系脱氧剂发生的化学反应包括： H2O活性炭 Na2S2O4+O2 Na2SO4+SO2 Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2O 如果还需同时产生二氧化碳，则须再加入碳酸氢钠，发生以下的反应： 2NaHCO3+SO2Na2SO3十H2O+2CO2 总反应式为： H2O活性炭 2Na2S2O4+2NaHCO3+2Ca(OH)2+2O2 2Na2SO4+Na2SO3+CaSO3+CaCO3+3H2O+ CO

6、2特点：脱氧能力不如铁系脱氧剂： 1g连二亚硫酸钠大约可消耗0.184g氧，即在标准状态下，1g连二亚硫酸钠可脱除约 130cm3的氧。但它脱氧速度快，且可生成二氧化碳，这对食品贮藏保鲜非常有利。3葡萄糖氧化酶 葡萄糖氧化酶也称有机系脱氧剂，是葡萄糖氧化成葡萄糖酸的酶催化剂，在催化其氧化反应的过程中消耗了包装内部的氧，从而达到脱除氧气的目的。 氧化酶 C6H12O6+O2+H2OC6H12O7+H2O2 H2O2H2O十O 此反应的适宜条件是温度3050、pH4.86.2。目前这种脱氧剂仅在某些特定产品的包装中有应用。4铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等加氢催化剂 通过它对氧化过程的催化作用

7、，使包装内存在的氢和氧化合成水，达到脱除氧气的目的。这些催化剂中以钯的催化效果较好，因为活化状态下的钯可以吸附比其自身体积大许多倍的活泼的氢。催化的氧化反应为： 2H2+O22H2O 铂、钯和铑等加氢催化剂是较早研制成功并应用的一类脱氧剂，由于这类脱氧剂脱除氧依赖于氢的存在，使用时需先采取一定方法(如抽真空)减少包装内的氧量，然后再充入含氢的混合气体，如92N2+8H2，这相对较麻烦。另外，催化剂钯或铂等都是稀有金属，成本较高，故这类脱氧剂现已很少单独使用，大多数被其他高效脱氧剂代替或与其他脱氧剂配合使用。 除上述几种主要的化学脱氧剂之外，近年又研制了新型脱氧剂，如抗坏血酸(维生素C)型脱氧剂

8、，由于在吸收氧气的同时放出同量的二氧化碳，可使包装内的气体量保持基本的稳定状态。(二)脱氧剂的反应特性 1脱氧剂的脱氧速度 可分为速效型和缓效型脱氧剂。亚硫酸盐系，属速效型；铁系脱氧剂，属缓效型脱氧剂。速效型脱氧剂一般在1h左右能使密封容器内游离氧降至1，最终达0.2以下。缓效型脱氧剂要达到这种程度需12-24h，但两者绝对脱氧能力无明显差别。在实际使用时，可将两种脱氧剂配合作用，并加入其他助剂，使其脱氧效果既迅速又长期有效。必要时还可加入能产生的二氧化碳组分，造成缺氧并有二氧化碳的较理想气氛环境。2脱氧剂反应速度与温湿度条件 一般脱氧剂随包装环境温湿度升高而活性变大，脱氧速度加快。 脱氧剂正

9、常发挥作用的温度为540。若低于-5，脱氧能力明显下降。 相对湿度50时，铁系脱氧剂基本上不能吸氧；70时，需50h才能使包装内残存氧气含量降低到接近于零；达到90以上，使包装内残存氧气含量接近零时不足20h因此脱氧剂中常需加入吸湿剂作助剂。3脱氧剂反应类型 如上述，一般脱氧剂需在有水分条件下才能发生反应，根据脱氧剂组配时的水分条件，可把脱氧剂分为自力反应型和水分依存型两类。自力反应型脱氧剂自身含有水分，一旦接触空气即可发生吸氧反应，脱氧速度由水分含量、贮藏温度等而定。水分依存型脱氧剂自身不含有水分，一般在空气中几乎不发生吸氧反应，但一旦感知到高水分食品中的水分时，即发生快速吸氧反应。此类脱氧

10、剂使用保藏方便。 三、封入脱氧剂包装的技术要点 (一)食品包装对脱氧剂的要求(1)对人安全无毒(2)脱氧剂不应与被包装物发生化学反应，更不能产生异味甚至发生产生有害物质的反应(3)根据不同的脱氧需求选用适宜的脱氧剂。如要求快速降氧的产品包装，应选择脱氧速度快的(速效型)脱氧剂；相反，则可使用脱氧速度较慢的(缓效型)脱氧剂。用于对氧含量有严格限制的产品时，则应选择脱氧效果高的脱氧剂。 (二)脱氧剂使用的方法、用量及使用条件1脱氧剂的使用方法 脱氧剂有粉末状、颗粒状和片状等形态，有时可以直接应用某种形态，也可采取一定的方式使其附着在某种载体如高发泡的泡沫塑料片上再使用先按一定的量分装在用透气性好的

11、材料制成的小袋中(注意在袋上应印有警示标志或说明)，然后再与被包装物一起封入包装内。将脱氧剂与包装材料结合起来，放在复合材料的夹层中。 2脱氧剂的使用量 选择脱氧剂的量在使用时要足够，不仅要能保证除去包装容器内原有的氧，而且还需根据包装材料等情况考虑到氧气渗入量的多少，留有一定的安全系数，一般加15一20。为了检查包装内的脱氧程度，可采用氧指示剂进行。氧指示剂为直径68mm、厚23mm的片，它能通过自身的颜色变化来指示包装容器内氧的含量。当包装内氧含量超过0.5时， 氧指示剂显蓝色；氧含量低于0.1，显粉红色；氧介于05 01之间，呈现雪青色。 3脱氧剂使用的温、湿度条件 脱氧剂的脱氧效果与脱

12、氧环境温度密切相关。 在脱氧剂通常使用的温度范围540内，随温度升高，脱氧剂的活性变大，除氧速度加快；温度降低，则活性变小，脱氧速度变慢。 包装内的相对湿度和含水量对脱氧效果也有明显影响。 一般相对湿度越大，脱氧效果越好。但如果内装物的水分含量太高，则不仅达不到保持内装物的物理特性和质量，而且还会降低脱氧剂的脱氧效果。有报道指出被包装物的含水量不应超过70。(三)使用脱氧剂的注意事项1包装材料及包装容器 用于封入脱氧剂包装的材料要求具有很高的气密性，特别是对氧的隔绝性能要好，在25时其透氧度要小于20mL(m224h 0.1MPa)，多采用复合薄膜，以及金属、玻璃、陶瓷等包装容器。 对于体积和

13、形状固定的包装容器，要注意脱氧后的影响；正常空气中有15的氧气，当氧气消耗以后，会使容器内产生负压，形成部分真空，因而要求包装材料或容器需具备一定的强度。为克服软包装因使用脱氧剂而使包装体收缩，影响美观，可选用抗坏血酸型等可产生二氧化碳的脱氧剂或结合充气包装来避免此缺陷。2脱氧剂在分包使用前必须包装完好 不能直接与大气接触，同时要求在进行包装使用的过程中要迅速，以免因吸氧而影响使用效果。 目前用于食品包装的铁系脱氧剂一般用气密性好的包装材料包封，使用时应随开随用。 试验表明：脱氧剂开封后在湿度80RH、温度2530的环境中放置5h，对其脱氧效果影响不明显，故自力反应型铁系脱氧剂可在开封后5h内

14、使用。水分依存型铁系脱氧剂放置时间可较长。四、常用脱氧剂的制备和应用实例 我国工业化生产的脱氧剂种类较少，用在食品上的脱氧剂，根据脱氧能力的不同分为100型、200型、300型、500型和1000型五种规格，使用条件是温度240，相对湿度95RH，且要求被脱氧产品的含水量低于20。外国公司生产脱氧剂的品种规格较多，如日本KEEPIT系列脱氧剂有速效型和缓效型、自力反应型和水分依存型等各种规格脱氧剂。由于市场上可购得的脱氧剂选择性有限，而使用脱氧剂的目的、要求、对象、条件等有不同，因此，在许多情况下脱氧剂需根据各自的条件自行制备。下面介绍几例脱氧剂的制备方法和应用实例。(1)将0.5g氢氧化钠(

15、NaOH)与0.005g铅粉混合均匀即得脱氧剂。将此脱氧剂装入一小透气袋中，小袋与500g面条一起放入含有500cm3空气的容器中，密封24h后，氧气含量即可降到01以下。 (2)将0.5g硫化钠(Na2S9H20)和0.5g二氧化铈(CeO2)充分研磨混合后即得脱氧剂。 (3)1000g铁粉与240mL浓度为0036的稀盐酸混合，经一段时间后进行真空干燥，即得具有脱氧活性的铁粉。另取多孔沸石100g置于240mL内含15g食盐的036盐酸溶液中浸渍，取出沥干后再混入20g酒精。 取处理过的铁粉1.5g和沸石10g混合制得脱氧剂，将其封人透气小袋。此小袋放人一个装有蛋糕的容积为500cm3的容

16、器中，封存12h和24h后，容器内的氧含量分别降到6.5和0.4。20d后蛋糕仍未发霉，而对照品仅3天就出现霉变。 (4)将铁粉、硫代硫酸钠、活性炭三者按100：150：50-100的比例混合，即获得脱氧能力较强的自制脱氧剂，可用于防腐和保鲜包装。 (5)粒度为13mm的活性白土用30的氯化镁(MgCl2)溶液浸渍后称取3g，先与0.3g 石膏粉混合，再与3g铁粉混合制得脱氧剂，对保持食品原有的色、香、味有很好效果。将此脱氧剂装入小袋与干鱼片一起置于500cm3的容器内，贮藏1个月，干鱼片外观色泽无变化。(6)取粒度0.7mm的氢氧化钙Ca(OH)2100份浸渍于32份水中，再与25份石膏粉混

17、 合。将此混合物3g与2g铁粉、1g食盐拌均匀即得脱氧剂。这种脱氧剂用于咖啡等的包装，可保持其原有的色、香、味，也可大大延长保存期限。(7)将铸铁屑400g、食盐30g、硅胶150g与30mL水混合均匀后即可制得脱氧剂。将其放在厚0.15mm、内装40kg洋葱的PE大袋中，在0下贮藏3个月，一级品率达92。(8)3g氯化亚铁(FeCl2)、0.4g氢氧化钙Ca(OH)2、0.5g亚硫酸钠(Na2SO3)和0.1g 碳酸氢钠(NaHCO3)混合形成的脱氧剂封人透气性的小袋中。将此小袋和柿子一起封闭于PP PE(0.020.04mm)的复合塑料袋中，置于1的温度条件下，柿子可贮藏3个月而不腐烂。(9)称取纯度85