食品包装袋内的保鲜剂——脱氧剂和双吸剂的探究

1、食品包装袋内的保鲜剂“脱氧剂”和“双吸剂”的探究一、引言：随着人们生活水平的提高，人们对食品保鲜的要求也日益提高，很多食品包装袋内能找到一到两包的保鲜剂，而且保鲜剂的品种也有不同，有的是用脱氧剂，有的是用双吸剂。这两种保鲜剂的成分有区别吗？效果有不同吗？我们能不能在化学实验室自己制出这样一些保鲜剂呢？带着这些问题，我们请教了化学老师。老师鼓励我们自己去寻找答案，并为我们开放了化学实验室。二、材料与方法：（一） 仪器与药品： 仪器：试管、烧杯、玻棒、酒精灯、三脚架、铁架台（带铁夹）、导管、蒸发皿、滴管、药匙、集气瓶、量筒、漏斗、托盘天平、秒表、温度计、蓝色钴玻璃。药品：火柴、木条、pH试纸、稀盐

2、酸、硝酸银溶液、稀硝酸、高锰酸钾、硫氰化钾、铁丝。实验材料：各种牌子的脱氧剂、504双吸剂（二） 方法与过程：1、 通过上网查找脱氧剂和双吸剂的可能成分。通过网上查找得知，脱氧剂可有效地抑制霉菌和好氧性细菌的生长，延长食品的货架期。经过对比，我们知道很多食品中的脱氧剂是属于铁系脱氧剂。根据日本专利文献中查找得到有以下配方：30%MgCl2水溶液浸渍的活性白土3g+0.3g烘石膏+3gFe粉100gFe粉+20%NaCl水溶液40ml于8040mmHg下减压干燥400g铸铁屑+30gNaCl+300gCaO+水3000ml4000g铸铁屑+30gNaCl+150g硅胶15g铸铁粉+3gNaCl+

3、4g硅藻土+2g活性炭+水0.5g铸铁粉+0.5g Na2CO3·10H2O+0.5g NaCl+0.5g酸性白土（或硅藻土）Fe粉：NaCl：活性炭：石灰乳以100：0.4：19.5：7.5比例混合2gCFe合全粉+0.4g水+0.02gNaCl混合4gFe粉+2g水+2g活性炭+1gNaCl混合85g硅藻土用饱和NaCl溶液浸渍，取1g浸渍物与1g铸铁粉混合504双吸剂是南京天华科技的产品，除了可吸氧之外，还可吸收CO2、SO2、H2S等气体，可防止厌氧性细菌在食品中的繁殖。其组成为：铁粉、碱性粒子、无机盐、活性炭等。2、针对样品中可能的成分，设计实验。观察样品颜色、状态。分别打

4、开脱氧剂和双吸剂的外包装袋，观察到：脱氧剂是黑色带有少量红褐色并夹杂少量白色的粉末。双吸剂是黑色粉末，有较多白色固体及有少量红褐色固体。黑色的物质估计有铁粉或活性炭粉，那么红褐色和白色的物质又是什么？ 估计样品中可能含有的元素，我们决定逐一测定。样品中铁元素的测定。取样于试管中，滴加稀盐酸，观察现象；取少量反应后的溶液于试管中，滴入几滴硫氰化钾溶液，观察颜色。样品滴入稀盐酸后，马上有大量的气泡产生，检验所产生的气体为氢气；反应后的溶液滴入硫氰化钾溶液后，溶液变成血红色。样品中氯元素的测定。取样于试管中，加入少量水溶解，取清液于试管中，滴入硝酸银溶液观察现象。通过焰色反应测定卤化物中的阳离子的种

5、类。取样于试管中，加入少量水溶解后，测定其溶液的pH值。取样于小烧杯中，滴加稀盐酸，充分反应后，观察剩余物的情况。2、 比较脱氧剂与双吸剂的使用效果吸氧能力的对比（1）吸氧时温度变化。用排空气法收集125ml氧气2瓶，分别放入带包装袋的脱氧剂和双吸剂，然后马上用带温度计的胶塞塞紧集气瓶口，使温度计接触到药品，观察温度计的读数并计时。用排空气法收集125ml氧气2瓶，分别放入去除包装袋的脱氧剂和双吸剂，然后马上用带温度计的胶塞塞紧集气瓶口，观察温度计的读数并计时。吸氧时气压的变化。将带包装的脱氧剂和双吸剂分别放在试管底部，将试管倒放在水中，观察试管中水位的变化。将脱氧剂和双吸剂的包装除去，分别将

6、粉末直接放入试管底部，再塞入一团棉花，将试管倒放在水中，观察试管中水位的变化。通过水位的变化来了解试管内气压的变化，从而比较出吸氧的能力。4、自己制作脱氧剂和双吸剂。我们选取了比较简单的配方（4gFe粉+2g水+2g活性炭+1gNaCl混合），进行配制。测试效果。三、结果与分析：（一）脱氧剂和双吸剂的组成1、脱氧剂的组成：（1）经上网查找得知，脱氧剂的配方较多，经我们实验探究得知：脱氧剂中的黑色粉末部分能与稀盐酸反应，产生的气体经我们检验为H2，则此粉末中有较活泼的金属单质；红褐色的固体与稀盐酸反应后全部溶解，溶液呈黄色，取少量黄色溶液滴入硫氰化钾溶液后，溶液由黄色变成血红色，原溶液中含有Fe

7、3+。所以脱氧剂中含铁粉；红褐色固体为铁粉氧化后的产物氧化铁。（2）取少量脱氧剂溶于少量蒸馏水后，取清液于试管中，滴入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，再在白色沉淀中滴入稀硝酸，白色沉淀不溶解，清液中含有氯离子；再取清液进行焰色反应，火焰为黄色，阳离子为钠离子；则脱氧剂中含氯化钠。（3）取少量脱氧剂溶于少量蒸馏水后，测得其pH=7。排除了存在碱性物质的可能。（4）将脱氧剂加入过量的稀盐酸后充分反应，小烧杯底部还剩余有比较多的黑色粉末，则此粉末为活性炭粉。 综上所述，脱氧剂的组成为：铁粉、氯化钠、活性炭。2、双吸剂的组成：（1）双吸剂与稀盐酸反应后，产生的大量气体经检验为H2；红褐色固体与稀盐酸反应后

8、全部溶解，溶液为黄绿色，取少量溶液滴入硫氰化钾溶液后，溶液由黄绿色变成血红色，原溶液中含有Fe3+。所以双吸剂中含铁粉；红褐色固体为铁粉氧化后的产物氧化铁。（2）取少量脱氧剂溶于少量蒸馏水后，取清液于试管中，滴入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，再在白色沉淀中滴入稀硝酸，白色沉淀不溶解，清液中含有氯离子；再取清液进行焰色反应，火焰为黄色并带有些少砖红色，阳离子为Na+和Ca2+；则双吸剂中含氯化钠和氢氧化钙。（3）取少量脱氧剂溶于少量蒸馏水后，测得其pH=9。双吸剂中含碱性物质。（4）将脱氧剂加入过量的稀盐酸后充分反应，小烧杯底部还剩余有少量的黑色粉末和比较多的不能溶于酸的灰白色固体（如小砂粒状）；

9、则此黑色粉末为活性炭粉，而这小砂粒状的灰白色固体，我们暂时还检验不出是什么物质，有侍以后再作详细的研究。综上所述，504双吸剂的组成为：铁粉、氯化钠、活性炭、氢氧化钙、侍测未知物。3、脱氧剂与双吸剂中各组成的功能分析：脱氧剂与双吸剂的组成中有异同：相同之处是它们都含有铁粉、活性炭、氯化钠，不同之处是双吸剂中的含铁量比脱氧剂的含铁量要大，双吸剂还含有碱性物质。组成的不同决定了它们功能的差别。脱氧剂和双吸剂的吸氧原理是铁粉与氧气发生氧化反应，从而吸收氧气；双吸剂除了吸氧外还能吸收CO2、SO2、H2S等酸性气体，是因为双吸剂中含有碱性物质（氢氧化钙），与这些酸性气体发生了中和反应的原故，化学方程式

10、为Ca（OH）2+ CO2=CaCO3+H2O；Ca（OH）2+ SO2=CaSO3+H2O；Ca（OH）2+ H2S=CaS+2H2O。那么在脱氧剂和双吸剂中都有氯化钠和活性炭粉，它们又有什么用途呢？经上网查找后，我们得知氯化钠可吸收包装容器内的水分来促进和控制铁粉的吸氧和氧化；活性炭粉可吸收某些气体和气味。 （二）脱氧剂与双吸剂的使用效果比较吸氧能力的对比。1、吸氧时温度的变化：带包装去除包装脱氧剂双吸剂脱氧剂双吸剂温度变化开始202020201分钟202021222分钟212122233分钟202021224分钟20202020 铁粉与氧气发生的氧化反应是一个放热反应，反应过程会放出热量

11、，导致温度升高。2、吸氧时气压的变化：带包装去除包装脱氧剂占试管容积比例双吸剂占试管容积比例脱氧剂占试管容积比例双吸剂占试管容积比例水位变化情况1小时上升1.2ml2.4%上升1.5ml3%上升3.8ml7.6%上升4.6ml9.2%2小时上升2.1ml4.2%上升2.7ml5.4%上升6.3ml12.6%上升7.3ml14.6%3小时上升2.9ml5.9%上升3.4ml6.8%上升8.8ml17.6%上升10ml20%4小时上升3.5ml7%上升4.1ml8.2%上升10ml20%上升11ml22%一天上升10ml20%上升11ml22%上升10ml20%上升11ml22%铁粉与容器内的氧气

12、发生氧化反应,消耗了密封容器内的O2，导致容器内压强减少，外界大气压将水压进容器,导致试管内水位上升；双吸剂除了吸氧外,还能吸收容器内的CO2，因此容器内的压强相比脱氧剂内的小，故装有双吸剂的试管内水位上升比装有脱氧剂的高和快。因为氧气约占空气体积的1/5，所以，当脱氧剂和双吸剂与容器内的氧气和二氧化碳全部反应完后，水位便停止上升。（三）自己尝试制造脱氧剂和双吸剂。1、制取脱氧剂。 我们选择了比较简单的制取配方：称取4g还原铁粉、2g活性炭、1g氯化钠于烧杯中，加水2ml混合后，放在蒸发皿上蒸发至干。将所得粉末倒入装有O2的集气瓶中，用温度计测量，发现温度变化不明显。是什么原因导致实验的失败呢

13、？通过向老师请教后，我们估计是还原铁粉中含有影响它与氧气反应的杂质，于是我们决定用稀盐酸对还原铁粉先进行处理。 称取10g还原铁粉于烧杯中，加入适量的稀盐酸，两者反应后有大量剌激性气味的气体产生，到产生的气体变成无味后，滤去稀盐酸，用蒸馏水反复洗涤铁粉，将铁粉转移到蒸发皿，加入4g活性炭、2g氯化钠后混合，蒸至九成干后，冷却，将其中一半固体倒进装有O2的集气瓶中，然后马上用带温度计的胶塞塞紧集气瓶口，观察温度计的读数，温度计在1分钟内上升了2。另一半固体放入试管底部,再塞入一团棉花,将试管倒放在水中,3.5小时,试管内水位已上升到试管容积的1/5(20%)，我们认为，制取实验是比较成功的。2、

14、制取双吸剂。我们收集到的双吸剂，全部是504双吸剂，网上只能搜索到其简单的组成，而且我们在检测其成分时有一些物质还没有检验出来。我们只好根据检验出的结果，自己设计它的配方。经过讨论，我们认为双吸剂与脱氧剂的区别是双吸剂的含铁量比脱氧剂大，双吸剂还含有碱性的物质。针对这两点，我们决定，在脱氧剂的组成基础上，改良出双吸剂的配方。我们设计了几个不同比例的组成，碱性物质我们决定用氧化钙代替氢氧化钙。4g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+1g氧化钙 (倒入装氧气的集气瓶后,温度在1分钟内上升了3)5g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+1g氧化钙(倒入装氧气的集气瓶后,温度在1分钟内上升了3.6)

15、6g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+1g氧化钙(倒入装氧气的集气瓶后,温度在1分钟内上升了4)7g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+1g氧化钙(倒入装氧气的集气瓶后,温度在1分钟内上升了4)6g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+2g氧化钙(倒入装氧气的集气瓶后,温度在1分钟内上升了4.5) 经过筛选,我们选择了6g还原铁粉+1.5g活性炭+1g氯化钠+2g氧化钙的比例作为我们自制双吸剂的配方。经过实验，我们自制的双吸剂效果是比较好的。四、收获与体会：在老师的指导下,我们开展了“食品包装袋内的保鲜剂脱氧剂和双吸剂的探究”为专题的探索活动。这次活动，使我们认识到化学与生活的密切联系，体会到在课堂所学到的化学知识，就算是一个简单的化学原理，也能为我们制造出一些新产品，造福人类。比如：铁与氧气的氧化反应（铁生锈），在课本上我们学习了它不好的一面导致很多铁制品的生锈。现在我们知道，原来“铁生锈”还可以利用来做保鲜剂！而且这样的保鲜剂对食品和环境都没有污染，是一种绿色环保的制品。在探究活动中，我们经历了多次的实验失败，也收获了多次成功的喜悦。我们体会到，进行科学研究，要能