专利名称：纳米双吸除氧保鲜剂的制作方法
一种用于封存烟叶、粮食、茶叶等的化学除氧剂及其制造方法和该除氧剂的应用。
除氧剂日文叫“脱酸素剂”或“酸素吸收剂”，英文叫Deoxidant或FOR(Free-oxygen Remover)、FOA(Free-oxygen Absorbcr)，应用一些可以进行氧化反应，以吸收密闭空间空气中的氧来达到除氧目的的化学物质。分为有机和无机两大类，无机类中以铁粉为原料的除氧剂应用最广泛。其原理是利用铁能生锈而大量除氧。将铁粉经过特殊处理而得到活性配制成除氧剂，包装在特制的小包装内即成。
一般以铁粉为原料的除氧剂，根据制造方法的不同，分混合法和涂覆法两种。混合法除氧剂通常是以经活化处理的铁粉为吸氧体再加填料即吸氧控制成分，混合而成。涂覆法是使铁粉和金属氯化物水溶液充分混合，使金属氯化物涂覆于表面，经干燥而成。目前采用的填料为多孔性微粉。如活性炭、稻壳灰、沸石、硅胶、氧化铝、二氧化硅、高岭土、黄土、硅藻土、膨润土、白土等，按粗细粒度的体积配比混配使用。本发明的除氧剂采用高纯度活性炭和糠壳作填料，工艺简单，成本低廉。
目前，保存烟叶的方法有恒温法、气调法、化学药剂熏蒸法。恒温法和气调法储存烟叶能抑制烟叶霉变和达到烟叶醇化的效果，却无法杜绝烟叶走油、板结等现象，且需要有良好的库房设施及恒温设备等。用化学药剂熏蒸法储存烟叶对杀灭仓虫和霉菌有作用，但容易使仓虫和霉菌产生抗药性，而且对人体健康会产生影响，对周围环境也不利。
根据仓虫、霉菌的生态特点及烟叶醇化与其相关的环境条件关系(温、湿度)及化学除氧剂迅速的功能，在密闭烟垛中制造一个不利于仓虫和霉菌生长和有利于烟叶醇化的无氧环境，为保证烟叶在有效期限内无走油、无板结、无冲烧、无虫等损失，其内在品质不会发生劣变，达到最佳醇化效果，以其安全有效、经济简便的综合防治目的，研制了本除氧剂。
本发明的内容是一种除氧剂，以及制造该除氧剂的方法和本除氧剂的应用。
本除氧剂由纳米铁粉、高纯度活性炭、糠壳、碱性氧化物、氯化钠和水组成。
本除氧剂的成分范围是纳米铁粉25％～70％(重量)高纯度活性炭(不含水干基)1％～10％(重量)糠壳20％～50％(重量)氯化钠0.6％～8％(重量)氧化钙1.2％～18％(重量)水5％～28％(重量)各组分的总和为100％(重量)最优的成分是纳米铁粉45％(重量)高纯度活性炭(不含水干基)5％(重量)糠壳25％(重量)氯化钠4％(重量)氧化钙5％(重量)
水16％(重量)本除氧剂的制造方法是1、高纯度活性炭经水处理至含水量≤20％；2、将上述活性炭和糠壳、氯化钠、水混合均匀制得一种混合物；3、将氧化钙加到混合物中继续搅拌；4、再将纳米铁粉加到混合物中搅拌均匀即制成本除氧剂；5、将除氧剂分装在无纺布制成的口袋内，即可使用。
本除氧剂可用于密封储存烟叶、粮食、茶叶等物品。
密封储存烟叶是在烟叶仓库内，铺上高隔绝性能的塑料薄膜如PA/PE五层共挤薄膜做底层，以旧麻片或旧蓬布作苫垫材料，按密封烟垛的体积大小高标准制作好密封膜罩，堆放好烟垛，然后按标准投放好按本发明生产出的除氧剂，除氧剂投放位置必须选择在烟垛的顶层(投放速度快，转包时间短，除氧效果好；除氧剂铺放面积大，除氧剂与氧气接触面积也就大，反应速度快，降氧速度也就迅速)。除氧剂不能直接放在烟包上，必须首先在烟包上堆放2-3层阻湿性能好的垫材。其原因是除氧剂在与氧气的化学反应过程中要释放部分热量，使得使密闭体内外出现较大温差，造成垛顶短时间的结露，使垛顶烟叶受潮。在密封垛内(最便于观察的位置)悬挂氧指示剂，在未完全封好接口前，留一小孔，用抽风机适当抽出垛内的空气(至复合膜紧贴在烟垛上为止)。一是便于检查密封膜罩的气密性；二是减少垛内部分氧气，加快降氧速度。最后，高标准密封好膜罩的接口。在确认无渗漏之外，一周之内氧指示剂变为红色，则烟叶封存完成。
本配方在封存烟叶时，解决了烟叶储存过程中的几大难题——虫蛀、霉变、炭化、走油、板结、冲烧和破碎等。具有成本低廉、节省费用、烟叶质量得到保证、醇化效果好、安全性能好、操作简便，密封设备及材料的投入不高、降氧迅速的优点。本纳米双吸除氧剂如以牛皮纸作为包装，在拆封时存在易撕破的缺点，会污染环境，以耐酸碱的无纺布为包装则可克服此缺点。
本除氧剂在封存烟叶、粮食和茶叶方面试验效果显著。
在烟叶封存方面缺氧封存过程中，烟叶内在质量的变化是否能达到常规储存自然醇化的效果，是工艺配方部门极为关注的问题，也是本配方解决的重点。试验对构成烟叶内在品质关系的主要化学成分和单料烟的评吸质量均采用了随机抽样和半叶法(对照样和密封样为同一片烟叶对半开，一半密封除氧储存，一半常规储存)分别进行了分析鉴定，力求科学、准确地反映其内在质量的变化情况。在醇化过程中烟叶总氮含量呈现出小幅下降趋势(5％～10％)；烟碱含量发生了显著的变化，下降幅度为15％～30％；这些化学成分的变化有利于降低烟气的粗糙感、刺激性、杂气和过大的劲头，使烟气向细腻、柔和、谐调、醇和舒适的方向转化。各种高级脂肪酸含量均呈大幅度减少趋势，高级脂肪酸含量尤其是不饱和脂肪酸含量的降低有利于烟气粗糙感和刺激性的下降以及小分子香味成分的形成，使得香味成分含量发生了明显变化，许多中性香味成分含量呈增加趋势。中性香味成分含量的增加有利于烟气香气质和香气量的提高，同时碱性香味成分含量也发生了显著提高，这就有利于烟气香味浓度及丰满度的增加和风格特征的增强。拆封后组织评吸鉴定这充分说明应用纳米双吸除氧剂密封储存的烟叶不仅保障了烟叶储存的质量，而且有效地促进了烟叶的醇化，其醇化效果优于常规储存的烟叶。对缺氧封存半年和十五个月的烟叶拆封后，进行各项性能指标测定如下1、主要化学成分分析结果，见表一、表二。
表一 缺氧封存半年的烟叶主要化学成分分析结果(随机抽样)
表二 缺氧封存半年的烟叶主要化学成分分析结果(半叶法)
2、烟叶自身水分变化情况及其影响，见表三。
表三 缺氧封存半年的烟叶水分变化情况及其影响(随机抽样)
3、外观质量对比，见表四。
表四 缺氧封存半年烟叶外观质量对比(随机抽样)
4、单料烟的评吸结果，见表五、表六。
表五 缺氧封存半年单料烟评吸结果(随机抽样)
说明1、香 型浓、清、中2、香气型佳(10)、较佳(8)、尚佳(6)、差(4)3、香气量足(30)、较足(25)、尚足(20)、较少(15)、少(10)4、杂 气微有(10)、有(9)、少(8)、较重(7)、重(6)5、浓 度浓(10)、较浓(8)、尚浓(6)、淡(4)6、刺激性微有(5)、较小(4)、稍大(3)、大(2)7、劲 头较大(10)、尚大(8)、较小(6)、小(4)8、余 味舒适(15)、较舒适(13)、尚舒适(11)、滞舌(9)9、燃烧性强(6)、尚强(5)、弱(3)、熄火(0)10、灰 色白(4)、花灰(3)、灰(2)、黑(1)11、质量序优(91-100)、良(81-90)、中(71-80)、差(70以下)注编号1、3、5、7、9、为未封存的对比样编号2、4、6、8、10为封存样品。
表六 缺氧封存十五个月单料烟评吸结果(半叶法)
说明1、香 型浓、清、中2、香气质佳(10)、较佳(8)、尚佳(6)、差(4)、3、香气量足(30)、较足(25)、尚足(20)、较少(15)、少(10)4、杂 气微有(10)、有(9)、少(8)、较重(7)、重(6)5、浓 度浓(10)、较浓(8)、尚浓(6)、淡(4)6、刺激性微有(5)、较小(4)、稍大(3)、大(2)7、劲 头较大(10)、尚大(8)、较小(6)、小(4)8、余 味舒适(15)、较舒适(13)、尚舒适(11)、滞舌(9)9、燃烧性强(6)、尚强(5)、弱(3)、熄火(0)10、灰 色白(4)、花灰(3)、灰(2)、黑(1)11、质量序优(91-100)、良(81-90)、中(71-80)、差(70以下)5、拆垛转入常规储存后烟叶外观质量变化情况，见表七。
表七 拆垛转入常规储存三个月后烟叶外观质量变化情况
拆封后的烟叶转入常规储存，从无氧环境中回到了有氧的环境，烟叶的外观质量是否会发生突变，尤其烟叶的颜色是否变深变褐，这是较为关注的问题。因此，分别对不同封存期的烟叶进行拆垛后转入常规储存的延伸试验，试验期为3～5个月。结果表明经缺氧封存的烟叶，其附带的霉菌、仓虫已全部死亡，自身水分略有降低，且均衡一致，抗虫抗霉能力增强，未发现有异常变化现象。其外观质量保持着拆封时原有的基本色泽，虽然略有加深，但始终优于常规对照垛烟叶的外观质量。
6、缺氧环境储存烟叶的虫蛀、霉变、炭化和走油板结的情况。
烟叶密封后，由于除氧剂大量吸氧，垛内氧气浓度相应下降。当外界气温在30℃以上时，烟垛封好的第24小时垛内的氧气浓度便降至5％左右，靠氧生存的昆虫纷纷从垛内烟包爬到膜罩四周，至第三天后垛内的昆虫生命活动受到抑制，甚至窒息全部死亡。霉菌等好氧性微生物也因缺氧而无法生存。对封存期为三个月、半年和一年以上的烟叶分别拆垛检查，烟垛内仓虫已全部干枯，无成虫、幼虫和卵的存在。堆码12个烟包高的密封垛，底层烟叶虽然压得紧实，但甩把时烟叶松散，无走油、粘结、结板和霉变的现象。这说明运用除氧剂密封缺氧储存烟叶对防止储存过程中烟叶的虫蛀、霉变和走油板结有十分理想的效果。
7、醇化条件佳。
烟叶自燃醇化(发酵)，一般认为是烟叶在本身酶参与下的生化反应过程，是经过调制加工后的烟叶保留下来的活性酶作用的结果，影响烟叶酶活性的主要因素是温度和水分。烟草酶在有氧和无氧的状况下均能进行，只是葡萄糖被分解后的中间产物不同，纳米双吸除氧剂既除氧又除二氧化碳，能保证烟叶在缺氧状况下醇化的正常进行。醇化过程是一个放热过程，温度过高或过低对烟叶的醇化过程都不利，而密封除氧储存可以将烟垛的中心温度控制在21℃～29℃之间，烟叶的水分值控制在11％～13％之间(国内外专家认为，烟叶的最佳醇化条件是，温度为20℃～30℃，水分值为11％～13％)。在此适宜的温度和水分条件下，烟草酶的活性比较强，醇化速度比较均衡，醇化时间比较充分。而常规储存烟叶不能有效地控制烟垛的中心温度(受外界的温度影响很大)和烟叶的水分值(随环境湿度的变化而变化，普遍高于14％)。经过封存一年至15个月的烟叶，其醇化质量均能达到生产配方使用工艺的要求。
烟叶的醇化机理为烟叶有氧醇化
烟叶无氧醇化焦耳本除氧剂双吸机理为吸氧反应吸二氧化碳反应
从烟叶无氧醇化的化学反应式可以看出，CO2在醇化过程中为生成物，密封体中CO2浓度的增加，不利于化学平衡向右移动，因此，本项目借助纳米双吸除氧剂，具有既除氧又除二氧化碳的双重功能，以达到吸收CO2保证烟叶在缺氧状况下醇化的正常进行的目的。
本除氧剂包装封存与其他几种包装封存技术相比较，优点显著，见表八。
表八 几种包装封存技术比较一览表
在粮食封存方面在高温条件下，用不同储存方法封存150吨大米，经过半年封存后即拆封进行各项性能指标测定如下1、粮食品质变化情况，见表九。可见和原始值比较，用本除氧剂封存的堆垛脂肪酸增长的平均值(上、中、下米样)为49.2KOH毫克/100克)，磷化氢低垛量为69.6KOH毫克/100克)，可见除氧剂有控制脂肪酸值急剧上升的作用。封存半年后的除氧剂大米粘度下降0.17厘沲。表九中的延伸样是指大垛大米拆封后转入常温仓储第18天的米样。
表九 粮食品质变化情况
2、感官鉴定经有关科研单位、卫生部门及有经验的粮食保管人员按照常规方法，采用5分制评分，进行了大米感官鉴定和品尝品评，其结果见表十，用本除氧剂封存的得分见表。
表十 感官鉴定和品尝品评结果(五分制)
3、对仓虫和霉菌分析比较得出用除氧剂封存的大米含霉菌量最少，充氮垛次之，磷化氢低剂量垛最多；在密封48小时以后，密封垛含氧量降至0.2％以下，各种害虫全部死亡。
4、对大米拆封后转入常温仓储两个星期后的米样进行检验脂肪酸值粘度等有关大米的品质指标与拆封时测得的结果比较，差异不大，脂肪酸值除氧垛增值味4.5(KOH毫克/100克)，充氮垛5.1(KOH毫克/100克)，粘度各垛均降低0.1厘沲。
本发明的非限定实施例例1除氧剂的制造实例1、将高纯度活性炭2.5公斤和12.5公斤糠壳经水处理至含水量≤20％；(重量)2、将上述活性炭和糠壳与2公斤氯化钠、8公斤水混合均匀；3、将2.5公斤氧化钙加到混合物中继续搅拌；4、再将22.5公斤纳米铁粉加到混合物中搅拌均匀即制成本除氧剂；5、用无纺布制成的口袋分装并封口，即制得本除氧剂。
例2 本除氧剂应用于封存粮食，实验在常温常压下进行1、在普通房式粮仓内，铺上PA/PE五层共挤薄膜作底层；2、在底层将150吨包装粮食紧密堆成体积为188立方米，(长×宽×高＝11.2米×1.8米×3.5米)的大垛，然后安放本除氧剂100公斤在垛的四周，将4粒通用氧指示剂置于易观察到的地方；3、立即将准备好的PA/PE五层共挤薄膜膜罩套上，用手提式热合机把底层和膜罩密封好，确认无渗漏之处，一周内氧指示剂变红，封存即完成。
权利要求
1.一种由纳米铁粉、高纯度活性炭、糠壳、碱性氧化物、氯化钠和水组成的化学除氧剂。本发明的特征在于含有纳米铁粉、高纯度活性炭和成份范围为纳米铁粉25％～70％(重量)高纯度活性炭(不含水干基)1％～10％(重量)糠壳20％～50％(重量)氯化钠0.6％～8％(重量)碱性氧化物1.2％～18％(重量)水5％～28％(重量)各组分的总和为100％(重量)
2.根据权利1要求的除氧剂，其特征在于组分中的碱性氧化物是采用氧化钙，各组分总和为100％(重量)
3.一种制造除氧剂的方法(1)将高纯度活性炭和糠壳经水处理至含水量≤20％；(2)将上述活性炭和糠壳与氯化钠、水混合均匀制得一种混合物；(3)将氧化钙加到混合物中继续搅拌；(4)再将纳米铁粉加到混合物中搅拌均匀即制成本除氧剂；(5)将除氧剂分装在无纺布制成的口袋内，即可使用。
4.根据权利要求1或2所述的除氧剂，本发明在于将这些除氧剂应用于封存烟叶、粮食、茶叶等物品。
全文摘要
一种用于封存烟叶、粮食、茶叶等的化学除氧除二氧化碳制剂及其制造方法和该双吸除氧剂的应用。本双吸除氧剂由纳米铁粉、高纯度活性炭、糠壳、碱性氧化物、氯化钠和水均匀混合，然后将所得除氧剂分装成袋即可。本双吸除氧剂封存烟叶等物品时只需用一种无毒的高隔绝性材料制成密封膜罩即可封存。
文档编号A24B15/00GK1510105SQ0212808
公开日2004年7月7日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者王萌, 王 萌 申请人:王萌, 王 萌