第七章-脱氧剂封存包装技术

第七章脱氧剂封存包装技术一、脱氧包装的定义及特点脱氧包装(FOA)是指在密封的包装容器内，使用能与氧发生化学反应，或能催化氧发生化学反应的脱氧剂（又称去氧剂、吸氧剂），除去包装容器内的游离氧，使被包装物能在氧浓度很低(O2＜0.1%)，甚至无氧状态下保存的一种技术。脱氧包装的特点：1）能保持食品的颜色及香味，抑制需氧微生物生长脱氧剂不直接与食品接触，不会改变食品风味。合适的脱氧包装，可使包装内部的氧含量降低到0.01%以下，甚至达到几乎无氧的状态。因其能够除去固体、粉体产品微孔中、液体食品中以及包装作业完成后通过包装材料缓慢渗入的氧气，脱氧彻底，能控制需氧微生物及氧化反应，延长食品保质期。2）能较好地保持食品外观，减少添加剂使用对于组织结构柔软或松脆，外表有花纹的食品，还能防止食品的形态及外观遭受破坏；封入脱氧剂后，可不使用或减少食品中防霉剂和抗氧化剂的用量，间接提高食品安全性。3）操作方便进行脱氧包装时，只需在包装食品时将脱氧剂小袋一同放入即可，不需增添额外设备、不改变食品加工工艺，不受生产规模的制约。生产中还常与真空和充气包装结合起来应用，增强保藏效果。三、脱氧剂作用机理及分类根据原材料组成的不同，脱氧剂可分为无机系和有机系两大类。（一）作用机理及类型1、无机系脱氧剂（1）铁系脱氧剂以还原态的铁（铁或亚铁盐）为主剂。脱氧能力强、安全、制备简单，是最早研制，并且也是目前应用最广泛的脱氧剂。理论上1克铁可消耗300ml的氧气，即约1500ml空气中的氧。但脱氧速度较慢，对水分依赖，会产生氢气。（2）亚硫酸盐系脱氧剂以连二亚硫酸盐Na2S2O4为主剂。理论上1克Na2S2O4可以消耗130ml的氧气，即约650ml空气中的氧。脱氧速度快，水是反应的催化剂，会产生反应热(60~70℃)，包装空间湿度太低，脱氧速度会下降。加入适当助剂后，脱氧的同时还能产生CO2，提高对食品的保护效果。应用较广泛。2、有机系脱氧剂（1）抗坏血酸美国专利US5284871中指出，抗坏血酸与硫酸铜(CuSO4)的水溶液可在3min内达到去氧的效果。铜离子充当催化剂，可以连续促进抗坏血酸的氧化反应。该脱氧剂可用于各类食品和药品包装，但成本较高。（2）偶合酶系统将氧化酶以固定化技术结合在包装系统上,利用其催化底物氧化的原理，亦可作为脱氧剂。例如葡萄糖氧化酶脱氧剂，在葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖和包装中的氧气发生反应生成葡萄糖酸，达到脱氧的目的。该反应的适宜温度条件为30℃~50℃，pH为4.8~6.2。由于偶合酶系统受限于食品中的温度、pH值、水活性、盐类浓度、溶剂种类等因素，故制备较为不易，仅适用于液态食品等某些特定产品的包装。C6H12O6+O2C6H12O7氧化酶（3）不饱和脂肪酸美国专利US4908151提出以油酸或亚油酸，配合催化剂(油酸金属盐类)及碱性凝固剂(氢氧化钙、氢氧化镁)等，可以在低水活性下进行脱氧反应，改善还原态铁粉及其它有机系脱氧剂须有高水分参与反应的缺点。（4）活性干酵母利用酵母菌在有氧环境下进行有氧呼吸，产生CO2，从而达到除去包装内部氧气的目的。其主要是针对含水食品而设计,如饮料,啤酒等。干燥酵母以固定化方式附着于瓶盖内侧,利用高透氧率、高透水率的高分子材料将活性的酵母与啤酒隔离，不致直接接触。在贮存过程中，啤酒中的水分会使酵母活化而达到除氧的效果，反应式为：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O（二）常用脱氧剂的其他分类方式1、根据作用速度分为：使包装内的氧气浓度降至0.1%以下的时间，在1h~24h内的为速效型，亚硫酸盐系一般为该类型；需要2d~3d的为一般型，有机系脱氧剂多为该类型，需要4d~5d的为缓效型。在实际使用时可将多种脱氧剂配合作用，使脱氧效果即迅速又长效。2、根据对外部水分的依赖程度分为：水分依赖型（又称水分依存型或外来水反应型）和自力反应型（又称自水反应型）。水分依赖型脱氧剂必须从食品中吸收水分后才开始吸收氧气，在湿度小的空气中几乎不发生脱氧反应。适用于Aw大于0.75的食品，如年糕、豆酱、匹萨饼外皮等水分活性高的食品。自力反应型脱氧剂本身含有除氧反应所需的水分，一旦接触到氧就立即开始吸收氧的反应。主要适用于Aw小于0.75的食品，如茶叶、海苔、紫菜、坚果类和干性物料等水分活性低的食品。3、根据脱氧能力分为：100型、200型、300型、500型、1000型，表示每包脱氧剂能除去氧气的体积量（ml）。在实际使用中可根据包装内的氧气含量选用脱氧能力相当的脱氧剂。三、脱氧剂的应用1、加工食品。脱氧剂可防止食品的脂肪和色素等的氧化，抑制嗜氧微生物生长繁殖。可用来保持食品香味、防止腐败变质，延长保存期（见表10-10）。如糕点、油炸食品、炒货、干制肉制品、香肠、茶叶和紫菜等。据报道蛋糕与除氧剂一起装入KOP/PE包装袋内完全密封，可在30℃、相对湿度80％的条件下，保存2个月不发霉。普通包装炒制吊瓜子的保质期一般为3个月。配合高阻隔性包装材料，进行脱氧包装保质期达8个月以上。表10-10加工食品的封入脱氧剂包装类别典型食品作用糕点蛋糕防止脂肪氧化、保质风味、防止霉菌繁殖水产加工品精制水产品防止霉菌繁殖肉食加工品火腿防止脂肪氧化、防止变色谷物米、大豆防止虫蛀现象、防止霉菌繁殖茶叶茶叶防止褐色变色、维生素氧化2、粮食谷物。脱氧剂可抑制害虫和霉菌繁殖，延缓陈化速度，延长保存期。3、中药材、文物、纺织品。可防害虫和霉菌侵害，防止书画变色。4、精密仪器、电子器材、军械。可防霉、防锈。四、脱氧剂使用注意事项1、脱氧剂的使用方法脱氧剂一般有粉末状、颗粒状或片状，使用前通常是分装在小袋中（小袋由透气性好的材料包装，有利于里面的脱氧剂透过该材料吸收包装容器中的氧气）。脱氧剂小袋在使用前应密封在气密性好的包装容器中，使用时随启随用。如自水反应型开封后5h内务必使用，防止其失效，或脱氧效果达不到预定要求。2、脱氧剂封存包装的材料及容器用于实施脱氧包装的包装材料要求具有很高的气密性,尤其对氧气具有高阻隔性，具体要求对氧气的透过率小于20ml/（m2·24h·0.1MP）（25℃条件下），一般都采用如PET/PVDC/PE、PET/Al/PE或BOPP/Al/PE等高阻隔性复合薄膜，还可使用金属罐和玻璃罐等容器。包装材料或容器最好有一定的强度，因为脱氧后，容器内会产生一定的负压，引起收缩，外形不美观，如果结合适当的充气包装可克服该缺点。3、脱氧剂的类型及用量根据食物的水分活度选择适合的脱氧剂，水分活度低的宜选择自水反应型，反之可选择水分依存型（外来水反应型）。根据食物对氧的敏感程度选择脱氧速度适宜的脱氧剂，通常速效与缓慢配合使用，可实现快速脱氧，又能长期维持无氧状态。脱氧剂的使用量要足够，不仅要能保证除去包装容器内原有的氧，还要考虑到包装材料可能渗入的氧气，留15~20%的安全系数。4、脱氧剂使用的温度、湿度条件脱氧剂的脱氧效果与环境温度密切相关，脱氧活性随温度升高而加大。若低于-5℃，随后再提高温度也不能恢复脱氧能力，因此食品在封入脱氧剂后，贮藏的温度不宜过低。否则会降低脱氧效果，并可能导致脱氧剂失效。以20~40℃为宜。图10-2温度对铁系脱氧剂吸氧速度的影响包装容器内的湿度对脱氧剂吸氧速度也有明显影响，某些脱氧剂，如铁系脱氧剂（如图10-3所示）在相对湿度低于50%时，基本不能吸氧。脱氧能力随相对湿度升高大幅度增强，但内装食品含水量过高、相对湿度过大，不仅不能保持其物理特性和质量，也不利于保藏。一般包装食品的水分活性以0.8为宜。图10-3湿度对铁系脱氧剂吸氧速度的影响五、新型多功能脱氧剂的研究应用进展1、带有氧气检测剂的脱氧剂该类脱氧剂附带有检测氧气含量的试纸或试剂，因此除具有脱氧功能外，还能显示包装内氧气的含量，能确认包装是否存在针孔和密封不良等问题，并能实现产品出库后的管理作用，由于检测剂采用的材质是纸，安全性很高。脱氧剂与氧检测剂组成一体，氧检测剂分蓝色、紫色和粉红色三种不同的颜色显示有氧状态的变化情况。2、卡片型脱氧剂因为脱氧剂大多采用粉末材料，利用透气性材料包装成小袋，供实施脱氧包装时使用。在使用包装机进行食品包装过程中，会发生包装机切断脱氧剂小袋的现象，泄漏的粉末成为污染食品的主要原因。卡片型脱氧剂的基材薄片是纸板，除具有吸氧功能外，还具有衬托产品的硬纸板功能和商标标签功能等新附加价值。这种卡片型脱氧剂产品即使发生包装机操作失误，脱氧剂材料也不会飞散开成为食品的污染源。3、随着市场上微波炉普及率的提高，能适应微波炉的脱氧剂已经面市。4、适用于高温高热灭菌的包装食品、蒸煮食品和热充填食品等液态类食品和粘性食品用的脱氧剂薄膜产品，能防止加热处理中食品品质劣化和变色，提高产品耐蒸性。脱氧包装的定义及特点常用脱氧剂的分类方式脱氧剂使用注意事项