CN114128916B - 一种气调剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及贮存技术领域，具体公开了一种气调剂及其制备方法。一种气调剂，由包括以下重量份的组分制得：还原铁粉35‑65份，正极材料2‑10份，盐1‑5份，水5‑15份，气道构成剂10‑20份，碳酸氢钠粉末或碳酸氢钠缓释胶囊2‑10份，降温剂1‑4份；其制备方法为：将水与气道构成剂混合形成混合物，搅拌10‑15min后，向混合物中加入剩余原料，搅拌15‑20min后得到气调剂。本申请一种气调剂具有提高气调剂吸收氧气、释放二氧化碳的效果优点。

Description

一种气调剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及贮存技术领域，更具体地说，它涉及一种气调剂及其制备方法。
背景技术
烟叶收割烘烤后,为了去掉烟叶的青杂味和减少刺激性,改善香气品质等,调和化学成分,提高烟叶的可燃性和吸味品质,烤烟必须经过仓储醇化或发酵才能用于生产卷烟。烟叶富含营养物质，且在醇化过程中长期与外部环境密切接触，很容易生虫、霉变。
气调剂是一种具吸收氧气并释放二氧化碳功能的养护剂，是针对气调仓储而研发的气调养护剂，被广泛应用于烟草、坚果、茶叶、五谷杂粮等干货贮藏。其主要作用过程为：气调剂内含有的铁粉等耗氧物质通过物理吸附作用及化学吸氧反应逐渐消耗密闭空间内氧气，通常采用铁粉和盐形成原电池，使得铁发生吸氧腐蚀，从而与空气中的氧气反应，使空气中氧的含量由 20％左右降至 2％以下；而气调剂中二氧化碳释放剂释放出适量的二氧化碳气体，以提高密闭空间内二氧化碳气体浓度。
而目前多数气调剂的效果不够好，需要一种吸收氧气、释放二氧化碳效果更好的气调剂。
发明内容
为了提高气调剂吸收氧气、释放二氧化碳的效果，本申请提供一种气调剂及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种气调剂，采用如下的技术方案：
一种气调剂，由包括以下重量份的组分制得：
还原铁粉35-65份，正极材料2-10份，盐1-5份，水5-15份，气道构成剂10-20份，碳酸氢钠粉末或碳酸氢钠缓释胶囊2-10份，降温剂1-4份。
通过采用上述技术方案，由于采用还原铁粉、正极材料、盐和水，当气调剂与空气中氧气接触时，即可在体系内形成原电池，还原铁粉发生吸氧腐蚀，使得空气中氧含量由20%左右降低至2%以下；目前多数原料中不添加水、仅利用环境中水分或利用吸水剂放出的水分与铁粉、盐形成原电池，该种气调剂的作用过程会受到环境和吸水剂性能的限制，当环境中的的水分不足时，铁粉的吸氧反应则无法继续，从而影响气调剂的吸氧效果；而如果持续吸收环境内中的水分，则会影响环境内的湿度，使得湿度降至50%以下，从而影响烟叶品质。
而本申请中原料添加有水，无需依靠外界环境中的水形成原电池，使得气调剂的作用过程由被动变为主动，降低了吸氧反应受到限制的可能，从而提高了气调剂的吸氧效果。
且铁粉在反应的过程中持续放热，使得作为二氧化碳释放剂的碳酸氢钠粉末或碳酸氢钠缓释胶囊能够受热分解放出二氧化碳和水；如此，气调剂即可使得贮存烟叶的堆垛内形成低O2、高CO2的环境，从而达到防虫防霉的作用。
碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊受热分解释放二氧化碳和水的反应为吸热反应，能够吸收铁粉吸氧腐蚀放出的热量，以降低体系内的温度，从而降低了气调剂中的水过快蒸发的可能，进而降低了铁粉反应变为被动、过程再次受限的可能；碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊与降温剂复配使用，能够使得体系内温度维持在能够使得碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊受热缓慢分解，且避免气调剂中水分蒸发过快。
如此，降温剂与碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊复配使用，能够有效控制体系内温度，使得在此温度范围内碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊能够受热缓慢分解，同时避免气调剂中水分蒸发过快，从而使得气调剂中的水分能够更持久的保持，降低气调剂中水分的蒸发速度，进而降低气调剂作用过程受限的可能。
可选的，所述碳酸氢钠缓释胶囊的芯材为碳酸氢钠粉末、包衣为植物精油，以碳酸氢钠缓释胶囊的重量为基准，包括以下重量份的组分：植物精油10-20份，碳酸氢钠粉末35-40份，霍霍巴油45-50份。
通过采用上述技术方案，由于植物精油是芳香植物的高浓度提取物，与霍霍巴油混合形成碳酸氢钠缓释胶囊的包衣；且植物精油挥发性较高，以植物精油为外衣的碳酸氢钠缓释胶囊与空气接触时，其包衣植物精油能够逐渐挥发，挥发过程中吸收一部分铁粉反应产生的热量，当植物精油挥发后碳酸氢钠能够继续吸热，生成二氧化碳气体，涨破油性包衣，包衣为植物精油的碳酸氢钠缓释胶囊与降温剂配合，能够进一步控制体系内温度，使得在此温度范围内碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊能够受热缓慢分解，同时避免气调剂中水分蒸发过快；且植物精油由植物特有的芳香物质萃取得到，具备植物的独特香味，能够改善贮存烟叶的堆垛的环境，且具备杀菌消毒的作用。
可选的，所述碳酸氢钠缓释胶囊由包括以下步骤制得：将植物精油与霍霍巴油混合搅拌得到混合溶剂，边搅拌边向混合溶剂中加入碳酸氢钠粉末。
通过采用上述技术方案，碳酸氢钠粉末能够充分分散在由植物精油和霍霍巴油混合得到的混合溶剂中，并被混合溶剂充分包裹，形成芯材为碳酸氢钠、包衣为植物精油的碳酸氢钠缓释胶囊。
可选的，所述气道构成剂为蛭石、海泡石和蒙脱石中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，蛭石是一种层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，海泡石是一种纤维状水合镁硅酸盐矿物，蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的层状矿物；蛭石、海泡石和蒙脱石三者均拥有大比表面积和内部孔道，能够构造起微细的气体扩散通道。
可选的，所述气道构成剂由包括以下重量百分比的组分构成：75-85%蛭石，其余为蒙脱石。
通过采用上述技术方案，蛭石与蒙脱石复配即可形成优良的气道扩散通道，能够使得铁粉以及水分充分分散在气道扩散通道内，从而降低了铁粉堆积而造成内部铁粉反应不充分的可能，进而提高了气调剂的吸收氧气、释放二氧化碳的效果。
可选的，所述正极材料为活性炭粉、铜粉、银粉、铂粉中的一种或者多种；
和/或
所述盐为氯化物或硫酸盐；
和/或
所述植物精油为薰衣草精油、柠檬草精油、薄荷精油、天竺葵精油中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，铜粉、银粉、铂粉的还原性均低于铁粉，且活性炭粉为非金属，还原性同样低于铁粉，如此活性炭粉、铜粉、银粉、铂粉中的一种或者多种组合，即可在体系内与还原铁粉、水以及盐构成原电池，从而加速还原铁粉的吸氧腐蚀；氯化物、硫酸盐能够作为电解质，与体系中还原铁粉结合形成原电池；薰衣草精油、柠檬草精油、薄荷精油、天竺葵精油均具有驱虫功能，如此，上述精油不仅能够作为碳酸氢钠缓释胶囊的可挥发包衣、并在挥发后改善净化垛内环境，还能够提高气调剂的驱虫杀虫效果。
可选的，所述正极材料选用活性炭粉。
通过采用上述技术方案，活性炭粉除了可以作为本体系中的正极材料外，其自身具有良好的吸附性，能够有效吸收异味，净化垛内环境。
可选的，所述气调剂还包括重量份为0.5-2份的延缓剂和重量份为1-2.5份的防腐剂。
通过采用上述技术方案，延缓剂的添加能够一定程度上抑制还原铁粉的反应，从而降低体系中的温度，进而降低气调剂中水分蒸发的可能；防腐的添加能够提高气调剂的杀虫和防霉效果。
可选的，所述延缓剂为亚硫酸盐、抗坏血酸、盐酸羟胺中的一种或多种；所述防腐剂为苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，亚硫酸盐、抗坏血酸与盐酸羟胺均具备强还原性，能够与体系中还原铁粉竞争，从而一定程度抑制还原铁粉的吸氧腐蚀，进而减少了还原铁粉反应放出的热量，以降低体系内的温度；苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠能够有效杀虫和防腐，且均为食品添加剂，绿色安全。
第二方面，本申请提供一种气调剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种气调剂的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，将水和气道构成剂混合形成混合物A，并搅拌5-10min；将其他原料混合形成混合物B，并搅拌5-10min；之后向混合物B中加入混合物A，搅拌15-20min后得到气调剂。
通过采用上述技术方案，水和气道构成剂充分搅拌即可使得水充分分散在气道构成剂内部孔道内、并附着在气道构成剂的孔道内，之后在与其他原料进行混合搅拌即可使得各原料充分分散在孔道内。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用降温剂和碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊，由于降温剂和碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊复配，能够有效控制体系内温度，使得体系内碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊能够受热缓慢分解，同时避免气调剂中水分蒸发过快，从而使得气调剂中的水分能够更持久的保持，进而降低气调剂作用过程受限的可能。
2、本申请中优选采用碳酸氢钠缓释胶囊，由于碳酸氢钠缓释胶囊的包衣为植物精油，植物精油易挥发且挥发时会吸收体系内的热量，当植物精油挥发后碳酸氢钠能够继续吸热，生成二氧化碳气体涨破油性包衣，包衣为植物精油的碳酸氢钠缓释胶囊与降温剂配合，能够进一步控制体系内温度；且植物精油能够改善贮存烟叶的堆垛的环境、起到杀菌消毒的作用。
3、本申请中加入延缓剂，能够与体系中还原铁粉竞争，从而一定程度抑制还原铁粉的吸氧腐蚀，进而减少了还原铁粉反应放出的热量，以降低体系内的温度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，予以特别说明的是：以下实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行，以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
还原铁粉选用100目还原铁粉；
降温剂购自济南林海化工有限公司。
碳酸氢钠微胶囊的制备例
制备例1
一种碳酸氢钠缓释胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将10kg天竺葵精油与45kg霍霍巴油混合搅拌得到混合溶剂，边搅拌边向混合溶剂中加入35kg碳酸氢钠粉末。
制备例2
一种碳酸氢钠缓释胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将10kg柠檬精油、10kg薄荷精油与50kg霍霍巴油混合搅拌得到混合溶剂，边搅拌边向混合溶剂中加入40kg碳酸氢钠粉末。
制备例3
一种碳酸氢钠缓释胶囊的制备方法，包括以下步骤：
将15kg薰衣草精油与47kg霍霍巴油混合搅拌得到混合溶剂，边搅拌边向混合溶剂中加入38kg碳酸氢钠粉末。
碳酸氢钠微胶囊的对比制备例
对比制备例1
一种碳酸氢钠缓释胶囊的制备方法，按照制备例3中方法进行，不同之处在于，原料中15kg薰衣草精油等重量替换为15kg霍霍巴油。
实施例
实施例1
一种气调剂的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，将5kg水和7.5kg蛭石、2.5kg蒙脱石混合形成混合物A，并搅拌5min；将2kg活性炭粉、1kg氯化钠、2kg碳酸氢钠与1kg降温剂混合形成混合物，并搅拌5min；之后向混合物B中加入混合物A，搅拌15min后得到气调剂。
实施例2
一种气调剂的制备方法，包括以下步骤：
在氮气保护下，将15kg水和10kg蛭石、10kg蒙脱石混合搅拌形成混合物A，并搅拌10min；将10kg铜粉、5kg氯化钠、10kg碳酸氢钠与4kg降温剂与混合形成混合物B，并搅拌10min；之后向混合物B中加入混合物A，搅拌20min后得到气调剂。
实施例3
在氮气保护下，将10kg水和12kg蛭石、3kg蒙脱石形成混合物A，并搅拌8min；将6kg活性炭粉、3kg氯化钠、6kg碳酸氢钠与2kg降温剂混合形成混合物B，并搅拌8min；之后向混合物B中加入混合物A，搅拌18min后得到气调剂。
实施例4
一种气调剂的制备方法，按照实施例1中方法进行，不同之处在于，原料中2kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例1中方法制得的2kg碳酸氢钠缓释胶囊。
实施例5
一种气调剂的制备方法，按照实施例2中方法进行，不同之处在于，原料中10kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例2中方法制得的10kg碳酸氢钠缓释胶囊。
实施例6
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例3中方法制得的6kg碳酸氢钠缓释胶囊。
实施例7
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中还添加有1kg亚硫酸盐和0.5kg抗坏血酸、1kg山梨酸钾和0.5kg脱氢乙酸钠
实施例8
一种气调剂的制备方法，按照实施例7中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例3中方法制得的6kg碳酸氢钠缓释胶囊。
实施例9
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中12kg蛭石、3kg蒙脱石等重量替换为15kg蒙脱石。
实施例10
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中12kg蛭石、3kg蒙脱石等重量替换为15kg蛭石。
实施例11
一种气调剂的制备方法，按照实施例9中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例3中方法制得的6kg碳酸氢钠缓释胶囊。
实施例12
一种气调剂的制备方法，按照实施例10中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠等重量替换为由对比例3中方法制得的6kg碳酸氢钠缓释胶囊。
对比例
对比例1
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中2kg降温剂等重量替换为2kg碳酸氢钠。
对比例2
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠等重量替换为6kg降温剂。
对比例3
一种气调剂的制备方法，按照实施例3中方法进行，不同之处在于，原料中不含有水。
对比例4
一种气调剂的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中2kg降温剂等重量替换为2kg碳酸氢钠缓释胶囊。
对比例5
一种气调剂的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中6kg碳酸氢钠缓释胶囊等重量替换为6kg降温剂。
对比例6
一种气调剂的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中不含有水。
对比例7
一种气调剂的制备方法，按照实施例6中方法进行，不同之处在于，原料中碳酸氢钠缓释胶囊由对比制备例1中方法制备得到。
性能检测试验
分别称取20g上述实施例以及对比例中制得的气调剂，并分别装在一个大小为20×30mm的无纺布制成的小包装袋内，之后将7kg的烟叶用复合塑料膜进行密封，再与烟垛之间放入上述气调剂20g（即1小袋气调剂），并使得复合塑料膜内部的初始氧气含量为23%，初始湿度为55%。对复合塑料膜内部空间进行检测，并记录氧气浓度下降至2%以下所需天数，测试结果如表1所示。
表1：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7
氧气浓度下降至2%以下所需时间/d 16 16 16 15 15 15 15
实施例8 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 对比例1 对比例2
氧气浓度下降至2%以下所需时间/d 14 18 18 17 17 28 28
对比例3 对比例4 对比例5 对比例6 对比例7 / /
氧气浓度下降至2%以下所需时间/d 30d后仍未下降至2%以下 26 26 30d后仍未下降至2%以下 28 / /
结合实施例3和对比例1-3并结合表1可以看出，对比例1中原料降温剂被等重量替换为碳酸氢钠，对比例2中原料碳酸氢钠被等重量替换为降温剂，对比例3中原料不包括水；对比例1-3中气调剂作用的效果远低于实施例3中气调剂作用的效果；说明实施例3原料中添加有水能够持续主动与环境中的空气反应，而降温剂和碳酸氢钠复配使用，能够有效提高气调剂作用的效果。
结合实施例6和对比例4-6并结合表1可以看出，对比例4中原料降温剂被等重量替换为碳酸氢钠缓释胶囊，对比例5中原料碳酸氢钠缓释胶囊被等重量替换为降温剂，对比例6中原料不包括水；对比例4-6中气调剂作用的效果远低于实施例6中气调剂作用的效果；说明说明实施例6原料中添加有水，使得气调剂中铁粉能够持续主动与环境中的空气反应，而降温剂和碳酸氢钠缓释胶囊复配使用，能够有效提高气调剂作用的效果。
分析其原因发现，可能是实施例3中降温剂和碳酸氢钠复配，实施例6中降温剂和碳酸氢钠缓释胶囊复配，使得在原料中加了水的气调剂中，能够及时吸收体系中的温度，从而有效控制体系内的温度，使得体系内温度控制在一个范围内，该温度范围内碳酸氢钠或碳酸氢钠缓释胶囊能够受热缓慢分解，但气调剂中水分不易过快蒸发；进而使得气调剂中的水分能够更持久的保持，降低了气调剂作用过程受限的可能。
再结合实施3和实施例6以及二者在表1中的数据，相较于实施例3，实施例6的不同之处在于，将原料中的碳酸氢钠等重量替换为碳酸氢钠缓释胶囊；实施例6中气调剂作用的效果更好，说明实施例6中气调剂内的水分蒸发较慢，碳酸氢钠缓释胶囊能够更进一步提高气调剂作用的效果。分析其中原因，可能是由于碳酸氢钠缓释胶囊的包衣中植物精油在挥发时能够吸热，与降温剂配合可使体系内温度维持在合适的范围内；而当植物精油挥发完后芯材碳酸氢钠能够继续吸热，生成二氧化碳气体，二氧化碳气体涨破仅剩霍霍巴油的油性包衣，进入体系中能够继续受热分解，吸收体系中的热量；如此包衣为植物精油的碳酸氢钠缓释胶囊与降温剂配合，能够降低水分蒸发的速度，从而降低气调剂作用过程受限的可能，使得气调剂获得更好的吸氧效果。
结合实施例3、实施6以及实施例9-12，并结合它们在表1中的数据可以看出，对比实施例3以及实施例9、10，他们的区别在于，实施例3中采用蛭石与蒙脱石复配，其中实施例3中气调剂吸收氧气、释放二氧化碳的效果更好；同样的，对比实施例6、以及实施例11、12，他们的区别在于，实施例6中采用蛭石与蒙脱石复配，其中实施例6中气调剂吸收氧气、释放二氧化碳的效果更好。如此，可以说明：气道构成剂采用蛭石与蒙脱石复配时，可以一定程度提高气调剂吸收氧气、释放二氧化碳的效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种气调剂，其特征在于，由包括以下重量份的组分制得：
还原铁粉35-65份，正极材料2-10份，盐1-5份，水5-15份，气道构成剂10-20份，碳酸氢钠缓释胶囊2-10份，降温剂1-4份；
所述碳酸氢钠缓释胶囊的芯材为碳酸氢钠粉末、包衣为植物精油和霍霍巴油；以碳酸氢钠缓释胶囊的重量为基准，包括以下重量份的组分：植物精油10-20份，碳酸氢钠粉末35-40份，霍霍巴油45-50份；
所述气道构成剂为蛭石、海泡石和蒙脱石中的一种或多种；所述正极材料为活性炭粉、铜粉、银粉、铂粉中的一种或者多种；所述植物精油为薰衣草精油、柠檬草精油、薄荷精油、天竺葵精油中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的一种气调剂，其特征在于：所述碳酸氢钠缓释胶囊由包括以下步骤制得：将植物精油与霍霍巴油混合搅拌得到混合溶剂，边搅拌边向混合溶剂中加入碳酸氢钠粉末。
3.根据权利要求1所述的一种气调剂，其特征在于：所述气道构成剂由包括以下重量百分比的组分构成：75-85%蛭石，其余为蒙脱石。
4.根据权利要求1所述的一种气调剂，其特征在于：所述盐为氯化物或硫酸盐。
5.根据权利要求1所述的一种气调剂，其特征在于：所述正极材料选用活性炭粉。
6.根据权利要求1所述的一种气调剂，其特征在于：所述气调剂还包括重量份为0.5-2份的延缓剂和重量份为1-2.5份的防腐剂。
7.根据权利要求6所述的一种气调剂，其特征在于：所述延缓剂为亚硫酸盐、抗坏血酸、盐酸羟胺中的一种或多种；所述防腐剂为苯甲酸、苯甲酸钠、山梨酸钾、脱氢乙酸钠中的一种或多种。
8.如权利要求1-7中任意一项所述的一种气调剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：在氮气保护下，将水和气道构成剂混合形成混合物A，并搅拌5-10min；将其他原料混合形成混合物B，并搅拌5-10min；之后向混合物B中加入混合物A，搅拌15-20min后得到气调剂。
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