CN111938066A - 一种金属离子参与的有机脱氧剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属离子参与的有机脱氧剂，所述有机脱氧剂包括维生素C类物质、金属离子催化剂、保水剂、水和碱性物质，各组份原料重量百分比如下：维生素C类物质：20‑50％金属离子催化剂：2‑10％水：15‑30％保水剂：5‑40％碱性物质：5‑20％。本发明所述的快速高效的有机脱氧剂，其主要通过在亚铁离子、铁离子、铜离子参与下促进维生素C类物质与氧气快速发生反应，在较短时间内除去包装内氧气，从而解决了当前市售有机脱氧剂存在的包括脱氧速度慢、活性炭用量较大、强碱性条件下易发生水解等问题。
Description
技术领域
本发明属于脱氧剂领域，具体涉及一种金属离子参与的有机脱氧剂。
背景技术
脱氧剂又名去氧剂、吸氧剂，可吸收氧气、减缓食品氧化作用。脱氧剂一般以铁粉为基本原料，作用原理是铁粉在氧气和水分参与下，被氧化成氢氧化铁。在一般食品中应用，能快速除去包装中的游离氧，使食品处于无氧环境中，抑制好氧微生物，防止品质氧化酸败，达到保持食品品质、延长货架期的目的。
但是，铁系脱氧剂在除去包装或容器内的氧气后，包装容器内的气体体积减小，内部压强减小，受到外界大气压影响，包装容器会收缩变形，挤压食品，影响食品包装美观度，严重的还可能导致瓶体漏气。
有机脱氧剂一般以维生素C类为脱氧剂主体成分，在吸收氧气的同时放出二氧化碳，从而保持食品容器的形状。中国专利CN105054221A公开一种维生素C型脱氧剂，其包括质量百分数26％至32％的维生素C、0.9％至1.3％的电解质、0.3至0.6％的氢氧化钠、7％至11％的碳酸钠、28-34％的硅粉、0.4至0.7％的氢氧化钙以及27至％31％的水，其中，电解质为氯化钠。该发明公开的技术方案，将维生素C型脱氧剂放入包装袋或瓶中后，吸收氧气的同时，放出二氧化碳，从而保证包装袋或瓶中气体有一定的压强。但是，该技术方案存在如下缺陷：一是需要氢氧化钠、氢氧化钙等强碱的参与，而强碱可导致维生素C类物质水解，从而影响了脱氧剂品质；二是此有机脱氧剂用量大且吸氧能力弱，8g有机脱氧剂需要4天以上时间才能将50mL密闭容器中的氧气除尽；三是脱氧剂物料烘干后，方可使用，也即需要从食品中吸收水分方可起到脱氧作用。
中国专利CN106418109A公开一种有机脱氧剂，包括活性炭1％至10％、碱性物质1％至50％、维生素C类物质0至60％、载体5％至30％、水5％至30％。其中维生素类物质为异VC钠、异VC钙、VC、异VC中的一种或几种混合物。但是，其专利所述脱氧15天后氧气浓度变为0.3％，脱氧速度过慢；此外，由于活性炭用量相对较大，在配料或生产过程中可导致脱氧剂放热，且活性炭粉较多可导致生产过程中脱氧剂夹料，影响产品质量。
综合所述，现有技术中的有机脱氧剂存在如下缺点：一是碱性物质碱性过强或用量过大，可能导致有机脱氧剂水解，进而影响脱氧功能；二是现有有机脱氧剂脱氧速度相对较慢，需要长时间才能将包装内的氧气除尽；三是依靠活性炭作为氧气吸附剂，虽然能够加速吸氧，但是在具体生产过程中，会导致脱氧剂夹料而无法完成自动化生产；四是生产过程中活性炭用量大会引起脱氧剂发热，从而造成脱氧剂能量损耗。
发明内容
发明要解决的问题
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种更加简便高效的有机脱氧剂，该脱氧剂不易水解，不需依靠活性炭作为氧气吸附剂，在快速除氧的同时，同时释放出二氧化碳，保证了食品外观不因吸氧而变形。
用于解决问题的方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
一种有机脱氧剂，所述有机脱氧剂包括维生素C类物质、金属离子催化剂、保水剂、水和碱性物质，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：20-50％
金属离子催化剂：2-10％
水：15-30％
保水剂：5-40％
碱性物质：5-20％。
优选的，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：30-50％
金属离子催化剂：3-5％
水：20-30％
保水剂：15-35％
碱性物质：10-20％。
优选的，所述维生素C类物质为维生素C、异抗坏血酸钠和异抗坏血酸钙中的一种或几种。
优选的，所述金属离子催化剂为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铜、氯化铜中的一种或几种。
优选的，所述金属离子催化剂为硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的混合物。
更优选的，所述硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的重量比为1∶0.2-3。
优选的，所述保水剂为吸水树脂、白炭黑、硅藻土中的一种或几种。
优选的，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸镁中的一种或几种。
本发明还提供了一种有机脱氧剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：常温下，先将金属离子化合物溶于水，再加入碱性物质，随后加入保水剂，待充分吸收水分后加入维生素C类物质，充分混合后得到有机脱氧剂。
发明的效果
本发明所述的快速高效的有机脱氧剂，其主要通过在亚铁离子、铁离子、铜离子参与下促进维生素C类物质与氧气快速发生反应，在较短时间内除去包装内氧气，从而解决了当前市售有机脱氧剂存在的包括脱氧速度慢、活性炭用量较大、强碱性条件下易发生水解等问题。
采用本发明的有机脱氧剂还可以取得以下技术效果：
1、采用金属离子催化，能够快速达到绝氧效果，且避免了维生素C类强碱作用下水解；
2、采用金属离子催化，反应迅速，脱氧剂性状稳定，避免了采用活性炭带来的脱氧剂发热；
3、通过选择硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的混合物作为金属离子化合物，同时选择二者特定的比例，二者联合催化，脱氧速度更快。
附图说明
图1有机脱氧剂应用于干果类食品，检测气体含量的效果展示图；
图2有机脱氧剂应用于蛋糕类食品，检测气体含量的效果展示图。
具体实施方式
本发明提供了一种有机脱氧剂，所述有机脱氧剂包括维生素C类物质、金属离子催化剂、保水剂、水和碱性物质，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：20-50％
金属离子催化剂：2-10％
水：15-30％
保水剂：5-40％
碱性物质：5-20％。
在一项优选的实施方案中，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：30-50％
金属离子催化剂：3-5％
水：20-30％
保水剂：15-35％
碱性物质：10-20％。
在一项优选的实施方案中，所述维生素C类物质为维生素C、异抗坏血酸钠和异抗坏血酸钙等中的一种或几种，优选为异抗坏血酸钠。
在一项优选的实施方案中，所述金属离子催化剂为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铜、氯化铜等中的一种或几种。
在一项更优选的实施方案中，所述金属离子催化剂为硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的混合物，所述硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的重量比为1∶0.2-3，优选为1∶0.25-2，例如，1∶0.2，1∶0.25，1∶0.5，1∶1，1∶1.5，1∶2，1∶3。
在一项优选的实施方案中，所述保水剂为吸水树脂、白炭黑、硅藻土等中的一种或几种。
在一项优选的实施方案中，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸镁等中的一种或几种，优选为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，所述碳酸钠和碳酸氢钠的重量比为1∶1-5，优选为1∶1.5-4。
本发明还提供了一种有机脱氧剂的制备方法，所述方法为：常温下，先将金属离子化合物溶于水，再加入碱性物质，随后加入保水剂；待充分吸收水分后加入维生素C类物质，充分混合后得到有机脱氧剂。
本发明的有机脱氧剂的主要作用原理推测如下：
在硫酸铁或硫酸亚铁与硫酸铜的联合催化下，维生素C类物质(如A)与氧气反应。具体为维生素C类物质与铜离子或铁离子发生氧化还原反应，生成的亚铜离子或亚铁离子离子在氧气的氧化下重新氧化为相应的铜离子、铁离子，由此持续推动维生素C类物质与氧气的反应，直至氧气完全耗尽，并生成脱氢维生素C(C)。
脱氢维生素C在碱性物质的参与下，水解得到二酮古罗糖酸，并进一步氧化水解为草酸和苏阿糖酸。
本发明中所述的有机脱氧剂能够快速达到绝氧效果，同时保持食品包装不变形。其中，金属离子化合物起到催化的作用，能够加速维生素C类物质与氧气发生氧化反应，从而使得包装内的氧气能够快速消耗，并产生足够量的二氧化碳以维持包装性状。此外，采用金属离子催化剂还能避免活性炭用量过多而导致的有机脱氧剂在配料过程中发热。
以下通过实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中所用的异抗坏血酸钠来自于百勤异VC钠有限公司，所用其他试剂均购自于国药集团化学试剂有限公司。
实施例1：
在本发明提供的第一种实施方式中，本发明披露的一种有机脱氧剂，其由以下重量百分比的原料组成：
维生素C类物质：50％
金属离子催化剂：5％
水：20％
保水剂：15％
碱性物质：10％
其中，维生素C类物质采用异抗坏血酸钠，金属离子催化剂为硫酸铁，保水剂采用树脂和白炭黑，其用量分别占原料重量百分比的5％、10％，碱性物质为碳酸钠和碳酸氢钠，用以提供碱性氛围，所述碳酸钠和碳酸氢钠用量分别占原料重量百分比的4％、6％。
在以维生素C类物质为主剂的有机脱氧剂中，加入占原料重量5％的硫酸铁，其吸氧速率明显提升。包装袋中放置实施例1的有机脱氧剂并密封后，充入脱氧剂标称吸氧量(标称吸氧量：单位包装脱氧剂除去相应密封包装空间内空气中氧气的体积。如30型脱氧剂对应除去空气中30ml氧气的体积，之所以充入5倍量空气，是因为氧气占空气的体积20.9％)相应的5倍空气量。48小时用顶空气体分析仪检测袋内气体含量，如表1所示，氧气浓度为0，二氧化碳浓度为24.1％。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了包装袋外形。
实施例2：
在本发明提供的第二中实施方式中，本发明披露的一种有机脱氧剂由以下重量百分比的原料组成：
维生素C类物质：30％
金属离子催化剂：5％
水：25％
保水剂：30％
碱性物质：10％
其中，维生素C类物质采用异抗坏血酸钠，金属离子催化剂为硫酸亚铁，保水剂采用白炭黑、硅藻土其用量分别占原料重量百分比的15％、10％，碱性物质为碳酸钠和碳酸氢钠，用以提供碱性氛围，其用量分别占原料重量百分比的2％、8％。
在以维生素C类为主剂的有机脱氧剂中，加入占原料重量5％的硫酸亚铁，其吸氧速率明显提升。包装袋中放置实施例2的有机脱氧剂并密封后，充入脱氧剂标称吸氧量相应的5倍空气量。48小时检测袋内气体含量，如表1所示，氧气浓度为0，二氧化碳浓度为25.5％。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了包装袋外形。
实施例3：
在本发明提供的第三种实施方式中，本发明披露的一种有机脱氧剂由以下重量百分比的原料组成：
维生素C类物质：30％
金属离子催化剂：5％
水：30％
保水剂：25％
碱性物质：10％
其中，金属离子催化剂为硫酸铜，维生素C类物质采用异抗坏血酸钠，保水剂采用白炭黑、硅藻土，其用量分别占原料重量百分比的20％、5％，碱性物质为碳酸钠和碳酸氢钠，用以提供碱性氛围，其用量分别占原料重量百分比的1％、9％。
在以维生素C类为主剂的有机脱氧剂中，加入占原料重量5％的硫酸铜，其吸氧速率明显提升。包装袋中放置实施例3的有机脱氧剂并密封后，充入脱氧剂标称吸氧量相应的5倍空气量。48小时检测袋内气体含量，如表1所示，氧气浓度为0，二氧化碳浓度为28.1％。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了包装袋外形。
实施例4：
在本发明提供的第四种实施方式中，和实施例2的组分基本相同，唯一的区别在于，实施例2的金属离子催化剂为硫酸亚铁，实施例4的金属离子催化剂为硫酸亚铁和硫酸铜的混合物，其中硫酸亚铁和硫酸铜的用量分别占原料重量百分比的2％、3％。
在以维生素C类为主剂的有机脱氧剂中，加入占原料重量2％的硫酸亚铁、3％的硫酸铜，其吸氧速率明显提升。包装袋中放置实施例4的有机脱氧剂并密封后，充入脱氧剂标称吸氧量相应的5倍空气量。24小时检测袋内气体含量，如表1所示，浓度为0，二氧化碳浓度为28.9％。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了包装袋外形。
实施例5：
在本发明提供的第五种实施方式中，和实施例2的组分基本相同，唯一的区别在于，实施例2的金属离子催化剂为硫酸亚铁，实施例5的金属离子催化剂为硫酸亚铁和硫酸铜的混合物，其中硫酸亚铁和硫酸铜的用量分别占原料重量百分比的4％和1％。
在以维生素C类为主剂的有机脱氧剂中，加入占原料重量4％的硫酸亚铁、1％的硫酸铜，其吸氧速率明显提升。包装袋中放置实施例5的有机脱氧剂并密封后，充入脱氧剂标称吸氧量相应的5倍空气量。24小时检测氧气浓度为0，二氧化碳浓度为28.3％。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了容器外形。
表1实施例1-5中的有机脱氧剂的吸氧状况
采用实施例5的有机脱氧剂，在食品包装袋中分别加入水分含量相对较低的干果类食品和水分含量相对较高的蛋糕类食品，24小时检测氧气浓度为0，二氧化碳浓度分别为22.8％(见图1)和28.9％(见图2)，食品包装袋外形未发生明显形变。可见，有机脱氧剂在吸收氧气的同时，放出二氧化碳，保持了容器外形。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域人员进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种有机脱氧剂，其特征在于，所述有机脱氧剂包括维生素C类物质、金属离子催化剂、保水剂、水和碱性物质，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：20-50％
金属离子催化剂：2-10％
水：15-30％
保水剂：5-40％
碱性物质：5-20％。
2.根据权利要求1所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，各组份原料重量百分比如下：
维生素C类物质：30-50％
金属离子催化剂：3-5％
水：20-30％
保水剂：15-35％
碱性物质：10-20％。
3.根据权利要求1所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述维生素C类物质为维生素C、异抗坏血酸钠和异抗坏血酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述金属离子催化剂为硫酸铁、氯化铁、硫酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铜、氯化铜中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述金属离子催化剂为硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述硫酸亚铁或硫酸铁与硫酸铜的重量比为1∶0.2-3。
7.根据权利要求1所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述保水剂为吸水树脂、白炭黑、硅藻土中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种有机脱氧剂，其特征在于，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸钙、碳酸镁中的一种或几种。
9.一种权利要求1-8任一项所述的有机脱氧剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：常温下，先将金属离子化合物溶于水，再加入碱性物质，随后加入保水剂，待充分吸收水分后加入维生素C类物质，充分混合后得到有机脱氧剂。
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