“干燥剂、脱氧剂和食品贮存”的研究报告.doc

“干燥剂、脱氧剂和食品贮存”的研究报告作者：潘焕花等    文章来源：广州市中学生“我与化学活动”论文选编(二)    点击数： 6379    更新时间：2007-6-8潘焕花 钟晓君 江敏豪 范苑妃 王文燕 进入初三，我们接触了一门新的学科化学。化学是一门以实验为基础的自然科学，老师要求我们在日常生活中多观察、多思考、多实验，多将课堂上学到的化学知识应用到生活、生产中，多从生活、生产中发现问题，并且尝试用化学知识和原理来分析解决这些问题。 新学期开学不久，就到了中秋。中秋佳节是千家万户团圆的日子，每家每户都有吃月饼的习俗。打开月饼的包装袋，在每个月饼的包装袋中都有一小包写着不可食用的物质，上面标明是“脱氧剂”，有的是“双吸剂”、“防腐剂”等，这是什么物质呢？ 生活中有的饼干包装袋里也常有一包类似的叫“干燥剂”的物质。“干燥剂”、“脱氧剂”和平时的“防腐剂”到底是些什么物质呢？它们有什么作用？原理又是什么呢？ 于是，我们组成了“脱氧剂”、“干燥剂”和“食品贮存”的研究小组。 在老师的指导和同学们的协助下，我们对脱氧剂、干燥剂和食品的贮存方法进行了调查研究和实验探究活动。活动的基本过程如下： （1）通过网络我们以“脱氧剂”、“干燥剂”、“食品贮存”等关键词进行了搜索查询，收集这些物质的有关资料。 （2）发动同学们从家里收集月饼包装盒中的保鲜物质和饼干、药瓶中的干燥剂，然后对它们进行分类整理和研究。 （3）在老师的指导下，根据脱氧剂和干燥剂的原理设计实验进行探究，掌握实验材料。 （4）在老师的指导下，利用脱氧剂和干燥剂及一些充氮贮存食品中的氮气做一些与现行化学学习有关的探索实验。 一、对脱氧剂和干燥剂的研究性学习 1.对食品干燥剂的研究 我们收集到的常见食品干燥剂有两种：一种是“旺旺”雪饼中的生石灰干燥剂，另一种是从药品包装中收集到的硅胶干燥剂。 将生石灰作为干燥剂已经有很长的历史了，现在市场使用的干燥物中，生石灰占绝大多数。生石灰干燥剂应用广泛，具有极好的干燥吸湿效果。应用到食品行业中，可使食物的保质期延长4到6个月。 硅胶干燥剂中的硅胶是一种内部有许多微细孔，表面积达700平方米/克的多孔性物质。当其吸收水分达到饱和状态时，不会发生表面和形态的变化。它具有吸湿快、不变形等特点，所以，硅胶干燥剂是一种传统的吸潮、除湿包装的封装产品。 观察这两种干燥剂和查阅相关资料，对这两种物质比较如下表： 表一两种常见干燥剂的比较比较项目生石灰干燥剂硅胶干燥剂成分主要成分是氧化钙，化学式为：CaO。是二氧化硅的水合物，化学通式为：mSiO2·nH2O。形态浅灰白色近似于球形的粒状物，吸湿失效后变成洁白色粉末。无毒、无臭、无色或微黄色的透明或半透明圆形颗粒。原理通过化学反应吸收水分，反应化学方程式为：CaO+H2O=Ca(OH)2。由于内部疏松多孔，具有较大的内表面积，因而对水蒸气产生较强的吸附能力。吸湿量比较优点和缺点 通过化学反应来吸收水分，适合低温度保存；效果明显，更经济便宜；与水的结合牢固，吸收的水分不会释放重新挥发返回被干燥物；吸湿后变成粉末，能简单地判断其是否失效；低湿度情况下吸湿率高，长期吸湿效果优越；吸湿膨胀，使用的容器若无膨胀空间，就可能造成破袋；与水直接接触，会急剧发热，有一定腐蚀性，应防止误食，不能丢弃在水分多的场所。对水蒸气和其他可冷凝的蒸汽具有较高的吸附能力；物理性吸附的干燥剂，吸湿后不会潮解，形状不变化；与水接触不发热，对金属无腐蚀作用；在低湿度环境中的吸湿能力、防止金属腐蚀能力特别强；在各种条件下都能使用；是公认的安全物质，误食后对人体无影响。适用范围可广泛使用于食品、服装、茶叶、皮革、制鞋、电器、精密电子等需干燥吸湿的行业。主要用作气体净化剂、干燥剂、空气湿度调节剂和催化剂载体，并用于石油产品的精制，精密仪器、纺织品、食品、药品等的干燥储藏。 据了解，除以上我们收集到的两种干燥剂外，还有很多其他的如活性矿物干燥剂等。另外，下面将提到的脱氧剂也可以在一定范围内起到干燥的作用。2.对食品保鲜剂的研究 由于收集范围有限，我们所收集的保鲜剂几乎全部是从月饼盒得来的。它们的名称各异，如脱氧剂、保鲜剂、双脱剂等等，但主要成分和原理却是相似的。 通过查阅有关资料和观察，我们对脱氧型保鲜剂进行了研究： （1）外观：黑色或黑褐色粉末或细粒状固体，无色、无味、不溶于水。 （2）特征：无毒，脱氧彻底，绝氧所需的时间短，能使各类食品不易发霉、生虫、褐变、哈变，并同时保持食品的原有风味，新鲜度及营养成分不变。对贵重金属、仪器、仪表长期封存防锈、防霉也有良好的作用。 （3）工作原理：利用铁和氧气的化学反应，以水和盐作为触媒，在促进本身反应的同时，因利用的是活性化铁粉，所以能有效地吸收食品包装袋中的氧气。 化学方程式：Fe+3/4O2+3/2H2O=Fe(OH)3 （4）适用范围： 适用于中西糕点、月饼、猪、牛、鱼、肉干制品，中草药、南北干货、炒货等一切需要防霉、防虫、防褐、防哈的食品，以及需长期封存防锈防霉的贵重金属、仪器、仪表。 （5）使用注意事项： 1.脱氧剂启封后一接触氧气就开始反应，因此要求在启封后两小时内用完（否则会失效），时间越短损失越小，效果越好，已用过的不能重复使用。 2.封存容器必须封闭性好。 3.被保鲜的物质和脱氧剂放入包装袋后应立即封口。封口宽度为以5mm10mm为宜。采用热封口时，封口必须平整、严实，不能有油、水、粉尘附着，以防起皱漏气。 4.脱氧剂虽然无毒，但不能食用。 5.脱氧剂严禁与有油、水之类直接贴放在一起以免油、水渗透，影响正常除氧工作。 二、对干燥剂、脱氧剂工作原理的初步探究 为了探究干燥剂和脱氧剂的工作原理，在老师的指导下，我们进行了如下的对比实验： 1.对新鲜干燥剂和失效干燥剂的探究 我们分别取一包好的干燥剂和失效干燥剂拆封后放入烧杯中，然后将它们露置在空气中观察，记录如下表： 表二生石灰干燥剂对比实验记录表观察时间好的干燥剂失效干燥剂刚拆包装时灰白色、粒状白色粉末第1天表面出现粉末粉末无变化第3天粉末增多粉末无变化第5天大部分变成粉末粉末无变化第7天全部变成粉末粉末有点潮湿 结论： （1）块状生石灰在空气中会吸收水分而变成粉末状的熟石灰，反应方程式为：CaO+H2O=Ca(OH)2； （2）熟石灰在空气中还会与二氧化碳发生作用，同时有水产生，反应方程式为：CO2+Ca(OH)2CaCO3+H2O。 2.对脱氧剂工作原理的探究 我们利用铁钉和一些常见的药品进行了如下的对比实验，每天观察铁钉表面的变化情况，连续观察了十余天，实验记录如下表：表三脱氧剂工作原理的探究实验记录表序号内容第1天第3天第5天第7天第9天1在干燥的空气中没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈2露置于空气中没有生锈表面产生一点铁锈表面铁锈加多不变表面的铁锈较少3置天煮沸的水中,加油覆盖没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈没有生锈4置于水面上没有生锈没有生锈表面上产生一点铁锈表面铁锈增多表面铁锈比较多5放入水中有一点铁锈铁锈多了一点加多一点又加多一点产生较多的铁锈6放入氢氧化钠有一点铁锈有一点铁锈加多一点铁锈又加多一点铁锈产生的铁锈不多7放在熟石灰中没有生锈没有生锈表面有一点铁锈表面有一点铁锈表面有一点铁锈8放在食盐中没有生锈表面产生一点铁锈表面铁锈增加表面铁锈增加产生较多的铁锈9放在醋中产生一些铁锈加多了一点铁锈又加多了一点铁锈加多了一点铁锈整根铁钉全被锈蚀实验小结： （1）放在食醋中的铁钉最易生锈，十天后全部被腐蚀； （2）秋冬时节、天气干燥，露置于空气中、置于加油覆盖后煮沸的水中以及在干燥空气中的铁钉生锈极少； 结论： （1）铁钉生锈时需要吸收氧气和水，铁生锈是氧气和水分共同作用的结果； （2）表面涂油或保持空气的干燥可防止铁生锈； （3）某些酸、碱、盐类物质可促使铁生锈；尤其是在酸性环境中铁的腐蚀最为严重； （4）用铁粉做脱氧剂时，必须在铁粉中加入某种能促使铁锈蚀的物质。 三、相关实验探索 通过以上研究性学习，我们知道干燥剂和脱氧剂的成分其实是生活中常见的物质。为了将研究活动与化学学习结合起来，在老师的指导下，我们利用干燥剂和脱氧剂的成分以及大家都非常熟悉的充氮保鲜型食品包装中的气体，在各班进行了探究成果的汇报实验活动，活动内容和记录如下： 1.对充氮型饼干包装袋中气体的探究 探究步骤现象记录结论1.将气体通入石灰水中，观察现象。石灰水无变化。食品包装中不存在二氧化碳，氮气不可以使石灰水变浑浊。2.收集气体，试验气体是否溶于水或与水反应。查找资料：氮气密度为1.251g/L，比空气略小，溶解性为：难溶，因此，收集氮气的方法是：排水法。氮气具有的性质有：无色无味气体，密度比空气中略小、相差不大，难溶于水。3.往气体中伸入燃烧的木条，观察。燃烧的木条很快熄灭。氮气不燃烧，也不支持燃烧。 2.对生石灰干燥剂的探究（1）观察好的干燥剂和失效的干燥剂，记录其形态： 外观手感新的干燥剂颗粒状表面干爽失效的干燥剂粉状包装表面略有湿润感将上述两种干燥剂分别放入水中，观察现象，用温度计测量温度的变化： 现象温度变化新的干燥剂块状固体逐渐变为粉末温度升高，最高时达到九十几度失效的干燥剂难溶于水温度无变化（2）取少许石灰粉末加入较多水中，观察溶解情况： 现象结论石灰粉不能完全溶于水中熟石灰微溶于水（3）往澄清石灰水持续通入二氧化碳： 观察现象：开始产生白色浑浊，持续通入二氧化碳后，浑浊又变回澄清。 解释：CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O继续通入二氧化碳后又转化为碳酸氢钙。（4）分别往生石灰、失效的干燥剂、和放置较长时间的石灰干燥剂中加入稀盐酸（HCl），观察现象： 新的干燥剂失效的干燥剂长时间放置的干燥剂现象溶解溶解溶解，同时产生气泡解释失效的石灰干燥剂会继续吸收二氧化碳变成碳酸钙 CaO+2HCl=CaCl2+H2O Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2O CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 3.对月饼包装盒中脱氧剂的探究探究步骤现象结论与解释1.观察的脱氧剂黑色或黑褐色粉变成细粒状，失效的变为红袍色、块状2.用磁铁吸引脱氧剂粉末，观察现象能被磁铁吸引脱氧剂主要成分是铁粉3.往脱氧剂粉末中加入一些稀硫酸，观察现象产生气泡Fe+H2SO4=FeSO4+H2（作者学校：花都区迳口中学指导老师：朱少祥） 点评：迳口中学的同学们善于在日常生活中勤观察，多思考，发现问题后，尝试从化学的视角进行分析，在老师的指导下，设计实验进行探索，把不明白的问题弄懂了，对周围的事物认识深刻了。这样做，不仅加深了对课本知识的理解，而且通过运用课堂知识，自主学习新的知识，逐步体会化学这门学科的内涵，学习化学的兴趣越来越浓，同学们的才干不断增强，科学素养不断得到提高。