《包装设计制作工艺与检测技术标准实用手册》

第二篇 包装技术与工艺

第五章　防氧包装技术

第三节　防氧包装技术

二、脱氧剂的防氧包装

使用脱氧剂是继真空与空气包装之后出现的一种新的防氧包装方法，与前二者相比有更多的优点和更广的应用范围，因此有人称使用脱氧剂是包装的一次革命。使用脱氧剂可以不用抽真空或充气设备，不仅可以比较彻底除掉产品微孔中的氧气，而且可以及时除掉包装作业完成后缓慢透进来的少量氧气。而真空包装和充气包装随时间的延长，缓慢透进来的少量氧气将会逐渐积累而损害产品。由于除氧的彻底性和使用方法的灵活性，使脱氧剂广泛用于食品、药品、纺织品、精密仪器、金属制品、文物等的包装。

（一）脱氧剂的类型及其作用原理

脱氧剂能在较短的时间内与氧气发生不可逆的化学反应，并形成稳定的化合物。脱氧剂与氧气之间不是简单的物理吸附，温度和催化剂等影响化学反应的诸因素对脱氧效果均有影响。

1．铁系脱氧剂

这是目前应用最广的是以铁或亚铁盐为主剂的脱氧剂。铁系脱氧剂的反应比较复杂，以铁粉为例，主要反应如下：

Fe＋2H2OFe（OH）2＋H2　　　　　（2－5－1）

3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2　　　　　　（2－5－2）

2Fe（OH）2＋12O2＋H2O2Fe（OH）3Fe2O3·3H2O　　　　　　（2－5－3）

通过主反应（2－5－1）和（2－5－3）可以脱除包装空间的氧气，反应（2－5－2）是可能发生的副反应之一，在设计时除了要计算所需脱氧剂的理论值，还要考虑可能发生的副反应及从空气缓慢渗入的少量的氧气，因此实际所需加入脱氧剂量要远远超过理论值。脱氧反应速度与温度有关，铁系脱氧剂的通常使用温度为5～40℃，在－5℃以下的低温范围脱氧能力将大大下降，即使再恢复正常温度，也不能恢复其脱氧活性，因此铁系脱氧剂不宜在0℃以下保存和使用。铁系脱氧剂的脱氧速度还与包装空间的相对湿度有关，实验结果表明，当相对湿度在90％以上时，18h后包装中残留氧气接近零，当相对湿度60％时，95h后残留氧接近零，有些被包装物在高湿度时品质受影响，此时湿度不易过高。

2．亚硫酸盐系脱氧剂

这是以亚硫酸盐为主剂的常用脱氧剂。以连二亚硫酸盐脱氧剂为例，主要反应如下：

Na2S2O4＋O2→活性碳，水→Na2SO4＋SO2　　　　　　（2－5－4）

Ca（OH）2＋SO2→CaSO3＋H2O　　　　　　　　（2－5－5）

反应（2－5－4）为除氧主反应，（2－5－5）是用Ca（OH）2除去（2－5－4）中生成的SO2，水是（2－5－4）的催化剂，因此包装空间的相对湿度太低时，脱氧速度降低。

如果被包装物需要CO2，则可加入NaHCO3，制得既能脱氧又能产生CO2的复合脱氧剂：

Na2S2O4＋O2→活性碳，水→Na2SO4＋SO2　　　　　（2－5－6）

2NaHCO3＋SO2→Na2SO3＋H2O＋2CO2↑　　　　　（2－5－7）

标准状态下，1g连二亚硫酸钠最多可与0．148g（129ml）的氧气发生反应，即可除掉645ml空气中的氧，实际上加入量高于此理论值。如果在配方中加入NaHCO3，则由于产生CO2会使包装袋更丰满。二氧化碳本身虽无杀菌作用，但具有能抑制某些细菌发育的作用，一定比例的CO2对有呼吸的果蔬产品及鱼肉等的贮存是有利的。

3．加氢催化剂型脱氧剂

这是最早使用的以铂、铑、钯等加氢催化剂为主剂的脱氧剂，其中以钯应用较多。活性状态的加氢催化剂的微孔可以吸附比自身体积大许多倍的活泼氢，并可以催化氧和氢生成水的反应，因此把用氢活化了的钯催化剂封入包装容器中，包装空间的氧可与氢反应达到除氧目的。包装内封入吸水纸，吸收反应生成的水。也有先将包装容器抽空，再充入含8％左右氢气的氮，使发生上述反应，这种脱氧剂成本高，使用不方便，现在只在特殊场合使用，或配合其他脱氧剂少量使用。

4．葡萄糖氧化酶脱氧剂这是由葡萄糖和葡萄糖氧化酶组成的脱氧剂。在一定的温湿度条件下，在葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖与包装容器中的氧发生反应，生成葡萄糖酸，达到脱氧的目的。

2C6H12O6＋O2→酶催化剂→2C6H12O7　　　　　（2－5－8）

5．抗坏血酸（维生素C）脱氧剂

抗坏血酸与氧发生反应形成氧化型抗坏血酸。这种脱氧剂可用于所有的食品和药品包装，但成本较高。

此外，还有硫氢化物脱氧剂、碱性糖制剂以及非化学反应型光敏脱氧剂等。

在上述脱氧剂中，亚硫酸盐系脱氧速度最快，铁系脱氧速度最慢，有机脱氧剂脱氧速度居中，但它们的最终脱氧效果都很好。

（二）脱氧剂的用法及注意事项

（1）脱氧剂可以制成粉末状或小颗粒状，用透气性良好的无纺布或纸／有孔塑料包好，外面再用高阻气性袋封好备用。也可将脱氧剂制成片状或丸状再密封包装。还可以将脱氧剂制成流体或半流体，用其浸渍或涂抹高发泡的塑料小条，烘干后，将载有脱氧剂的泡末塑料块密封包装。必须在使用前临时开启脱氧剂外层的密封包装，然后将脱氧剂与产品放入包装容器，尽快密封。

（2）使用脱氧剂的包装容器应尽量减小预留空间。也可在封入脱氧剂之前，先将包装容器抽真空，或与充气包装配合使用。

（3）封入脱氧剂的包装容器必须采用阻气性良好的包装材料。例如：金属、玻璃或复合材料。现在应用最多的是复合材料袋，使用脱氧剂时要求复合材料的透氧率小于20ml／m2·latm·24h·25℃，（1atm＝101．325KPa）。

（4）对于长期封存的仪器、设备、武器装备、文物等在使用脱氧剂时，可同时封入探氧剂。一般探氧剂制成药片形状，探氧剂的颜色随环境氧的浓度的改变而变化，使用探氧剂时应该用透明包装容器或开窗式容器，以便观察探氧剂颜色变化。例如，有一种探氧剂，当发现它由红变蓝时，就应当更换脱氧剂或检查整个容器是否漏气。

（5）在食品和药品包装中，脱氧剂应特殊标明，使消费者便于识别。

（6）有些场合脱氧剂可与干燥剂配合使用，以提高保护功能。

（三）脱氧剂的应用

（1）脱氧剂可以防止脂肪氧化、天然色素氧化褪色、抑制需氧型微生物的生长和繁殖，用来保持食品的色、香、味，延长保存期。油炸食品、奶油类食品、糕点香肠、干制肉制品、茶叶、紫菜等，都可通过使用脱氧剂来延长保质期。

（2）脱氧剂，特别是复合脱氧剂可用于鲜肉和鲜鱼等的保鲜包装。

（3）脱氧剂可使粮食谷物呼吸减慢、抑制害虫和霉菌的繁殖，大大减缓粮食谷物的陈化速度。

（4）脱氧剂可防止害虫对中药材、木制品、古代文物、纺制品等的侵害，可防止纺织品和某些有色物品褪色。

（5）脱氧剂还可用于金属制品的防锈包装。脱氧剂与干燥剂配合使用，能有效地除去氧气和水分。

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