《包裝設計制作工藝與檢測技術標準實用手冊》

第二篇 包裝技術與工藝

第五章　防氧包裝技術

第三節　防氧包裝技術

二、脫氧劑的防氧包裝

使用脫氧劑是繼真空與空氣包裝之后出現的一種新的防氧包裝方法，與前二者相比有更多的優點和更廣的應用范圍，因此有人稱使用脫氧劑是包裝的一次革命。使用脫氧劑可以不用抽真空或充氣設備，不僅可以比較徹底除掉產品微孔中的氧氣，而且可以及時除掉包裝作業完成后緩慢透進來的少量氧氣。而真空包裝和充氣包裝隨時間的延長，緩慢透進來的少量氧氣將會逐漸積累而損害產品。由于除氧的徹底性和使用方法的靈活性，使脫氧劑廣泛用于食品、藥品、紡織品、精密儀器、金屬制品、文物等的包裝。

（一）脫氧劑的類型及其作用原理

脫氧劑能在較短的時間內與氧氣發生不可逆的化學反應，并形成穩定的化合物。脫氧劑與氧氣之間不是簡單的物理吸附，溫度和催化劑等影響化學反應的諸因素對脫氧效果均有影響。

1．鐵系脫氧劑

這是目前應用最廣的是以鐵或亞鐵鹽為主劑的脫氧劑。鐵系脫氧劑的反應比較復雜，以鐵粉為例，主要反應如下：

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）

通過主反應（2－5－1）和（2－5－3）可以脫除包裝空間的氧氣，反應（2－5－2）是可能發生的副反應之一，在設計時除了要計算所需脫氧劑的理論值，還要考慮可能發生的副反應及從空氣緩慢滲入的少量的氧氣，因此實際所需加入脫氧劑量要遠遠超過理論值。脫氧反應速度與溫度有關，鐵系脫氧劑的通常使用溫度為5～40℃，在－5℃以下的低溫范圍脫氧能力將大大下降，即使再恢復正常溫度，也不能恢復其脫氧活性，因此鐵系脫氧劑不宜在0℃以下保存和使用。鐵系脫氧劑的脫氧速度還與包裝空間的相對濕度有關，實驗結果表明，當相對濕度在90％以上時，18h后包裝中殘留氧氣接近零，當相對濕度60％時，95h后殘留氧接近零，有些被包裝物在高濕度時品質受影響，此時濕度不易過高。

2．亞硫酸鹽系脫氧劑

這是以亞硫酸鹽為主劑的常用脫氧劑。以連二亞硫酸鹽脫氧劑為例，主要反應如下：

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

Ca（OH）2＋SO2→CaSO3＋H2O　　　　　　　　（2－5－5）

反應（2－5－4）為除氧主反應，（2－5－5）是用Ca（OH）2除去（2－5－4）中生成的SO2，水是（2－5－4）的催化劑，因此包裝空間的相對濕度太低時，脫氧速度降低。

如果被包裝物需要CO2，則可加入NaHCO3，制得既能脫氧又能產生CO2的復合脫氧劑：

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

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

標準狀態下，1g連二亞硫酸鈉最多可與0．148g（129ml）的氧氣發生反應，即可除掉645ml空氣中的氧，實際上加入量高于此理論值。如果在配方中加入NaHCO3，則由于產生CO2會使包裝袋更豐滿。二氧化碳本身雖無殺菌作用，但具有能抑制某些細菌發育的作用，一定比例的CO2對有呼吸的果蔬產品及魚肉等的貯存是有利的。

3．加氫催化劑型脫氧劑

這是最早使用的以鉑、銠、鈀等加氫催化劑為主劑的脫氧劑，其中以鈀應用較多。活性狀態的加氫催化劑的微孔可以吸附比自身體積大許多倍的活潑氫，并可以催化氧和氫生成水的反應，因此把用氫活化了的鈀催化劑封入包裝容器中，包裝空間的氧可與氫反應達到除氧目的。包裝內封入吸水紙，吸收反應生成的水。也有先將包裝容器抽空，再充入含8％左右氫氣的氮，使發生上述反應，這種脫氧劑成本高，使用不方便，現在只在特殊場合使用，或配合其他脫氧劑少量使用。

4．葡萄糖氧化酶脫氧劑這是由葡萄糖和葡萄糖氧化酶組成的脫氧劑。在一定的溫濕度條件下，在葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖與包裝容器中的氧發生反應，生成葡萄糖酸，達到脫氧的目的。

2C6H12O6＋O2→酶催化劑→2C6H12O7　　　　　（2－5－8）

5．抗壞血酸（維生素C）脫氧劑

抗壞血酸與氧發生反應形成氧化型抗壞血酸。這種脫氧劑可用于所有的食品和藥品包裝，但成本較高。

此外，還有硫氫化物脫氧劑、堿性糖制劑以及非化學反應型光敏脫氧劑等。

在上述脫氧劑中，亞硫酸鹽系脫氧速度最快，鐵系脫氧速度最慢，有機脫氧劑脫氧速度居中，但它們的最終脫氧效果都很好。

（二）脫氧劑的用法及注意事項

（1）脫氧劑可以制成粉末狀或小顆粒狀，用透氣性良好的無紡布或紙／有孔塑料包好，外面再用高阻氣性袋封好備用。也可將脫氧劑制成片狀或丸狀再密封包裝。還可以將脫氧劑制成流體或半流體，用其浸漬或涂抹高發泡的塑料小條，烘干后，將載有脫氧劑的泡末塑料塊密封包裝。必須在使用前臨時開啟脫氧劑外層的密封包裝，然后將脫氧劑與產品放入包裝容器，盡快密封。

（2）使用脫氧劑的包裝容器應盡量減小預留空間。也可在封入脫氧劑之前，先將包裝容器抽真空，或與充氣包裝配合使用。

（3）封入脫氧劑的包裝容器必須采用阻氣性良好的包裝材料。例如：金屬、玻璃或復合材料。現在應用最多的是復合材料袋，使用脫氧劑時要求復合材料的透氧率小于20ml／m2·latm·24h·25℃，（1atm＝101．325KPa）。

（4）對于長期封存的儀器、設備、武器裝備、文物等在使用脫氧劑時，可同時封入探氧劑。一般探氧劑制成藥片形狀，探氧劑的顏色隨環境氧的濃度的改變而變化，使用探氧劑時應該用透明包裝容器或開窗式容器，以便觀察探氧劑顏色變化。例如，有一種探氧劑，當發現它由紅變藍時，就應當更換脫氧劑或檢查整個容器是否漏氣。

（5）在食品和藥品包裝中，脫氧劑應特殊標明，使消費者便于識別。

（6）有些場合脫氧劑可與干燥劑配合使用，以提高保護功能。

（三）脫氧劑的應用

（1）脫氧劑可以防止脂肪氧化、天然色素氧化褪色、抑制需氧型微生物的生長和繁殖，用來保持食品的色、香、味，延長保存期。油炸食品、奶油類食品、糕點香腸、干制肉制品、茶葉、紫菜等，都可通過使用脫氧劑來延長保質期。

（2）脫氧劑，特別是復合脫氧劑可用于鮮肉和鮮魚等的保鮮包裝。

（3）脫氧劑可使糧食谷物呼吸減慢、抑制害蟲和霉菌的繁殖，大大減緩糧食谷物的陳化速度。

（4）脫氧劑可防止害蟲對中藥材、木制品、古代文物、紡制品等的侵害，可防止紡織品和某些有色物品褪色。

（5）脫氧劑還可用于金屬制品的防銹包裝。脫氧劑與干燥劑配合使用，能有效地除去氧氣和水分。

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