CN102429312A - 原位生成原电池的快速脱氧剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了原位生成原电池的快速脱氧剂及其制备方法。本发明的快速脱氧剂包含的各组分含量为：原电池45~65%，催化剂5~15%，填充剂15~30%，硫酸0.15~1.2%，水11~15%。本发明的快速脱氧剂的制备方法包括以下步骤：将催化剂和原电池的阴极物质溶解于硫酸溶液中，加入原电池的阳极物质，快速搅拌，生成原电池，加入填充剂立即混合均匀，制得快速脱氧剂。本发明的快速脱氧剂由于原电池的构成显著提高了铁粉的吸氧速率，能快速、高效、较为彻底地脱氧；本发明的制备方法工艺简单、成本低廉。

Description

原位生成原电池的快速脱氧剂及其制备方法
技术领域
本发明属于鲜果、蔬菜、海鲜、豆制品、肉制品等食品储存保鲜技术领域，涉及将气体介质中的氧吸收除去的脱氧剂及其制备方法，特别涉及原位生成原电池的快速脱氧剂及其制备方法。
背景技术
食品的储存或保鲜中使用的脱氧剂主要分为无机脱氧剂和有机脱氧剂两大类，其中以铁粉为主要成分的铁系无机脱氧剂因其除氧效果好、安全性高、成本低而得到广泛的应用。但普通的铁系脱氧剂要使封存空间的氧浓度降低至1％以下，一般耗时较长，对于一些易变质食品或特殊物品的储藏，尤其是一些在高温、高湿、高盐的环境中，由于不能及时将空间中的氧气除去，而在氧浓度降低到安全范围之前，被储藏的食品或特殊物品出现氧化变质的现象。
快速脱氧剂可以提高脱氧剂的吸氧速率，如向体系催化剂中加入大量氯化钾、氯化钙等卤化物和用于吸收气体及含有水份的添加物，来促进铁粉的氧化反应，但促进效果不明显，还因单位吸氧量所需脱氧剂的表观使用量增加，额外增加了经济成本。另外，也有通过不同的途径降低铁粉颗粒的大小，提高铁粉的除氧活性来促进脱氧剂的吸氧速率，如万红敬等[万红敬，王晓梅，黄红军等.机械球磨制备快速铁系吸氧剂.包装工程，2010，31(11)：67～70]报道了一种铁系快速吸氧剂，将还原铁粉、铜粉和石墨按一定配比通过高能球磨机械合金化，构成微原电池，以促进铁的氧化反应，但是该方法操作较复杂，机械球磨能耗大，成本高，所得金属粉末的混合均匀度有限。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种原位生成原电池的快速脱氧剂及其制备方法。本发明的快速脱氧剂能高效、快速、较为彻底地脱氧，其制备方法工艺简单，成本低廉。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案。
原位生成原电池的快速脱氧剂，按质量计，各组分含量为：
原电池        45～65％，
催化剂        5～15％，
填充剂        15～30％，
硫酸          0.15～1.2％，
水            11～15％。
本发明所述原电池为阳极物质与阴极物质反应后原位生成的腐蚀微电池；所述催化剂为原电池的电解质。
本发明所述原电池的阳极物质为还原铁粉或锌粉；所述阴极物质为金属盐类，包括硫酸铜、氯化铜、氯金酸、氯铂酸或氯铂酸钾。
本发明所述还原铁粉或锌粉与金属盐类的金属成分的质量比为1∶(0.0001～0.05)。
本发明所述填充剂为活性炭、二氧化硅、高岭土、硅藻土、膨润土、碳化稻壳或炭纤维中的一种或两种以上。
本发明所述催化剂为氯化钠、氯化钾或氯化钙中的一种或两种。
本发明还提供一种原位生成原电池的快速脱氧剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方分别称量原电池的阳极物质、原电池的阴极物质、催化剂、填充剂、硫酸和水；
(2)将硫酸溶于水中配制成硫酸溶液，将催化剂和原电池的阴极物质溶解于上述硫酸溶液中，再加入阳极物质并快速搅拌，反应后原位生成原电池；
(3)向步骤(2)制得的原电池中立即加入填充剂并混合均匀，制得原位生成原电池的快速脱氧剂。
本发明所述硫酸溶液中硫酸的质量分数为1～10％。
本发明所述溶解的方式为手动搅拌、机械搅拌或超声溶解。
本发明所述还原铁粉的尺寸为80～100目，锌粉的纯度为90～100％。
本发明与现有技术相比，具有以下显著的有益效果：
(1)原电池的构成显著提高了铁粉的吸氧速率，与机械球磨混合的铁系复合粉末相比，加入阴极物质原位生成的金属单质作为原电池的阴极，直接分布在铁粉颗粒表面，与铁粉接触面积大，构成大量的吸氧腐蚀微电池，显著提高了脱氧剂的吸氧率。
(2)原电池的原位构成大大简化了脱氧剂的制备工艺，从而降低了经济成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更详细地说明，但是本发明要求保护的范围并不仅限于此。
实施例1
将0.12g硫酸溶于1.08g水中配制质量浓度为10％的硫酸溶液，将0.5g氯化钾和1.073g五水硫酸铜(按质量比Cu∶Fe＝0.05∶1换算得)超声溶解于1.20g上述硫酸溶液中，加入5.5g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Fe-Cu原电池；加入0.4g二氧化硅、1.4g活性炭，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理5小时后，密闭容器内的氧气浓度降至6.5％，24小时后降至1.5％，说明本发明实施例1制备的的脱氧剂具有快速脱氧能力。
实施例2
将0.0625g硫酸溶于1.1875g水中配制质量浓度为5％的硫酸溶液，将1.0g氯化钠、0.107g二水氯化铜(按Cu∶Fe＝0.008∶1换算得)依次溶解于1.25g上述硫酸溶液中，加入5.0g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Fe-Cu原电池；加入0.5g二氧化硅、1.5g活性炭，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理5小时后，密闭容器内的氧气浓度降至5.9％，24小时后降至1.2％，说明本发明实施例2制备的的脱氧剂具有快速脱氧能力。
实施例3
将0.015g硫酸溶于1.485g水中配制质量浓度为1％的硫酸溶液，将0.5g氯化钾、0.0013g六水氯铂酸(Pt∶Fe＝0.0001)依次溶解于1.5g上述硫酸溶液中，加入5.0g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Fe-Pt原电池；加入0.8g高岭土、1.0g二氧化硅、1.2g炭纤维，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理5小时后，密闭容器内的氧气浓度降至6.6％，24小时内降至0.2％，说明本发明实施例3制备的的脱氧剂具有快速脱氧能力。
实施例4
将0.0625g硫酸溶于1.1875g水中配制质量浓度为5％的硫酸溶液，将1.5g氯化钠、0.156g无水硫酸铜(按Cu∶Zn＝0.008∶1换算得)依次溶解于1.25g上述硫酸溶液中，加入5.0g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Zn-Cu原电池；加入0.5g高岭土、1.5g硅藻土，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理5小时后，密闭容器内的氧气浓度降至7.5％，24小时后降至1.4％，说明本发明实施例4制备的的脱氧剂具有快速脱氧能力。
实施例5
将0.07g硫酸溶于1.33g水中配制质量浓度为5％的硫酸溶液，将1.0g氯化钾、0.5g无水氯化钙、0.105g五水硫酸铜(按质量比Cu∶Fe＝0.006∶1换算得)用磁力搅拌器溶解于1.4g上述硫酸溶液中，加入4.5g100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Fe-Cu原电池；加入0.5g高岭土、1.8g活性炭，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理5小时后，密闭容器内的氧气浓度降至4.0％，24小时后降至0.1％，说明本发明实施例5制备的的脱氧剂具有快速脱氧能力。
实施例6
将0.0625g硫酸溶于1.1875g水中配制质量浓度为5％的硫酸溶液，将0.6g氯化钾、0.0066g六水氯铂酸(按质量比Pt∶Fe＝0.0004换算得)依次溶解于1.25g上述硫酸溶液中，加入5.5g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀，生成Fe-Pt原电池；加入1.3g炭纤维，快速混合均匀，制成原位生成原电池的快速脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，经过本发明的脱氧剂处理3小时后，密闭容器内的氧气浓度降至5.4％，7小时后降至0.1％，说明本发明实施例6制备的脱氧剂具有快速脱氧能力。
比较例1
以现有技术的还原铁粉作为脱氧剂，与本发明的脱氧剂进行脱氧效果比较。
将0.0625g硫酸溶于1.1875g水中配制质量浓度为5％的硫酸溶液，将1.0g氯化钠溶解于上述1.25g浓度为5％的硫酸溶液中，加入5.0g 100目还原铁粉，快速搅拌均匀；加入0.5g二氧化硅、1.5g活性炭，快速混合均匀，制成普通铁系脱氧剂。
测定脱氧剂的吸氧速率，评价其吸氧能力。具体方法为：将制得的脱氧剂置于容积为2500mL的密封广口瓶中，广口瓶连有测氧仪，记录经过不同处理时间后该容器内的氧气浓度，评价脱氧剂的吸氧速率。结果如表1所示。
由表1可知，用该普通脱氧剂处理24小时，密闭容器内浓度仅降至4.9％，吸氧速率慢，脱氧能力相对较差。
本发明的脱氧剂与现有技术相比，吸氧速率显著提高。
表1脱氧剂的吸氧能力评价

Claims (9)

1.原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，按质量计，所述快速脱氧剂的各组分含量为：
原电池       45~65%，
催化剂       5~15%，
填充剂       15~30%，
硫酸          0.15~1.2%，
水             11~15%。
2.根据权利要求1所述的原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，所述原电池为阳极物质与阴极物质反应后原位生成的腐蚀微电池；所述催化剂为原电池的电解质。
3.根据权利要求2所述的原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，所述原电池的阳极物质为还原铁粉或锌粉；阴极物质为金属盐类，包括硫酸铜、氯化铜、氯金酸、氯铂酸或氯铂酸钾。
4.根据权利要求1~3之一所述的原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，所述还原铁粉或锌粉与金属盐类的金属成分的质量比为1：（0.0001~0.05）。
5.根据权利要求4所述的原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，所述填充剂为活性炭、二氧化硅、高岭土、硅藻土、膨润土、碳化稻壳或炭纤维中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的原位生成原电池的快速脱氧剂，其特征在于，所述催化剂为氯化钠、氯化钾或氯化钙中的一种或两种。
7.权利要求1~6之一所述的原位生成原电池的快速脱氧剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配方分别称量原电池的阳极物质、原电池的阴极物质、催化剂、填充剂、硫酸和水；
（2）将硫酸溶于水中配制成硫酸溶液，将催化剂和原电池的阴极物质溶解于上述硫酸溶液中，再加入阳极物质并快速搅拌，反应后原位生成原电池；
（3）向步骤（2）制得的原电池中立即加入填充剂并混合均匀，制得原位生成原电池的快速脱氧剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸溶液中硫酸的质量分数为1~10%。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述溶解的方式为手动搅拌、机械搅拌或超声溶解。
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