一组有关食品脱氧剂的实验及其回收价值分析

一组有关食品脱氧剂的实验及其回收价值 一组有关食品脱氧剂的实验及其回收价值 分析 2006年,第8期实验与创新思维5 表l酚在不同有机溶剂中的分配系数 理想的萃取剂. 根据文献提供的数据,我们用相同的方法探究 了萃取能力较强的酯类有机物——乙酸乙酯,重复 了实验步骤(2)和(3),发现乙酸乙酯的萃取能力明显 强于苯.实验步骤和现象如下: ?向4mL含苯酚废水中加入约10滴左右FeCI:, 溶液显紫色,加入约2mL乙酸乙酯,振荡后紫色立 即褪去;静置,溶液分层,上层为无色,下层为黄 色. ?向4mL含苯酚废水加入约2rnL乙酸乙酯后, 振荡后静置,待溶液分层后,将乙酸乙酯层和下层 溶液分开;在乙酸乙酯层中加入约10滴左右FeC1.溶 液,振荡后静置,无紫色出现,上层无色,下层显 淡黄色;在下层溶液中滴加约10滴左右FeC1.溶液, 无明显变化. 通过实验步骤?和?可知,乙酸乙酯的强萃取 能力使形成紫色络合物的化学平衡被打破,反应方 程式:6c6H50H+Fe=【Fe(C6H50)6广+6H, 即经乙酸乙酯萃取后,溶液中的苯酚大大减少,使 平衡左移,并使溶液中微量苯酚含量达不到与 FeC1.起显色反应的量的要求.故将乙酸乙酯加入紫 色溶液时,振荡后紫色立刻褪去,下层的黄色即为 不溶于乙酸乙酯的FeC1.溶液. 因此我们可以引导学生通过选择中学实验条件 下常用的,性质上较安全的有机溶剂(如乙酸乙酯较 苯对人体毒性小)按照类似实验步骤(3)的实验方法, 定性的探究不同萃取剂对酚的萃取能力,从中得出 较为理想的萃取剂,使学生对于工业上含酚废水的 处理知识能进一步加深,同时也使他们科学探究的 水平得到进一步的提高. (3)另外,活性炭作为一种良好的吸附剂,它不 但能吸附含酚废水中的酚,还能吸附多种有机物与 重金属离子,所以在工业上用活性炭处理含酚废水 不会造成由有机溶剂作萃取剂引起的二次污染.因 此在教学中,也可以借助活性炭与有机萃取剂的这 种区别,渗透绿色化学的有关知识,使学生认识到 绿色化学理念的运用在实际生产中的重要性. 参考文献: [1】张芳西等主编.含酚废水的处理和利用f.北京:化学 工业出版社,l983:7o. 一 组有关食品脱氧剂的实验及其回收价值分析 黎良枝.陆雨薇 (七宝中学,上海201101) 摘要:本文主要以回收来的食品脱氧剂为研究对象,通过实验了解它的主要成分, 脱氧原理与特点,并探索它 的回收价值与用途. 关键词:食品脱氧剂;回收价值 文章编号:1005--6629(2006)08—0005—03中图分类号:G633.8文献标识码:C 脱氧剂是一类吸除氧气的物质.它不同于抗氧 化剂,不直接加人食品中,而是装入透气性良好的 袋内再置于密封的食品包装中,吸除氧气,能防止 食品霉变和虫害,脂质氧化,保持食品原有的色, 香,味,防止虫害,抑制细菌的生长,维持营养成 分,延长保鲜时间.由于脱氧剂不和食物直接接 触,避免了添加剂引起的安全问.现在含有脱氧 剂的各类加工食品比例为:糕点甜食45%;畜产,水 产品和农产品加工食品30%;茶叶,咖啡等15%;健 康食品,家常菜肴等其它食品10%;并已扩大利用到 含水分高的食品和保质期短的配送食品及保质期长 的医药品和健康食品等产品中.本文以食品脱氧剂 6化学教学2006年,第8期 为研究对象,通过实验了解它的主要成分,脱氧原 理与特点,并探索它的回收价值与用途. 1一组有关食品脱氧剂的实验 脱氧剂中有以铁粉为主要组成的脱氧剂,铜粉 和氯化铵组成的脱氧剂;活性炭和锌,铝,铁组成 的脱氧剂;葡萄糖和葡萄糖氧化酶组成的脱氧剂; 以连二亚硫酸盐为基体的各种脱氧剂.脱氧剂与食 品同时密闭后,脱氧剂在食品蒸发的水分存在下进 行脱氧.如下做了一组关于脱氧剂的实验,包括脱 氧剂的主要成分分析,脱氧原理分析,脱氧过程中 的能量变化等.实验中所用到的脱氧剂全部取自中 秋月饼的食品包装中. 1.1分析食品脱氧剂的主要成分 观察取自某品牌月饼中的脱氧剂,发现其为棕 红色粉末,使用磁体接近,可见有一些粉末被吸 引,推测其可能是铁系脱氧剂. 1.1.1设计实验 根据显示,铁系脱氧剂一般含有铁粉,活 性炭和一些电解质.一般来说,脱氧剂中使用的电 解质可能是氯化钠,碳酸钠等.实验方案设计如 下:首先,检验脱氧剂中所使用的电解质.可分别 对电解质的阳离子和阴离子进行检测,阳离子则可 以利用焰色反应进行检测,阴离子则通过对氯离 子,碳酸根离子等的性质进行检测.其次,通过实 验检测铁元素及其存在形式.本实验可以利用不同 价态的铁元素的性质设计实验,如可溶性的铁盐与 亚铁盐溶液,氢氧化铁与氢氧化亚铁的性质等.再 次,对炭粉的检测.由于炭粉难溶于水,酸,碱, 因而可以取过滤过量酸浸泡后的脱氧剂所得的固体 物进行实验. 1.1.2实验分析脱氧剂的成分 实验一:检验脱氧剂中的电解质与炭粉 将脱氧剂倒入烧杯,加蒸馏水溶解.用镍铬丝 蘸取上层清液,于火焰上灼烧,焰色为黄色,可知 有Na'.再另取上层清夜置于试管内,加少量稀 HNO3,再往其中滴~NAgNO3溶液,发现有白色沉淀 生成,可知有Cl-. 结论:脱氧剂中含有的电解质为氯化钠. 实验二:检验脱氧剂中的铁元素 过程: 取少量脱氧剂置于大试管中,加入过量稀盐 酸,有大量气体生成.收集该气体,点燃,火焰颜 色为蓝色,可知该气体为氢气;反应后溶液颜色为 绿色,取少量溶液,滴加KCNS溶液,溶液迅速变为 血红色,可知有铁离子存在. 结论:脱氧剂中有单质铁存在,且部分铁被氧化成 了Feo3. 实验三:检验脱氧剂中的炭粉 实验过程: 过滤实验二的大试管中剩余的物质,得少许残 留黑色不溶物,烘干,放入坩埚中继续灼烧,固体 渐渐减少以至消失.另取少量黑色不溶物,与氧化 铜混合均匀,置于试管内,加热,可见黑色的氧化 铜被还原成红色的铜. 结论:脱氧剂中有炭粉. 因此,取来的脱氧剂中有铁单质,氧化铁,氯 化钠和炭粉.则可推知脱氧剂的制备就是将还原铁 粉,氯化钠和炭粉混合而成. 1.2分析月饼脱氧剂的脱氧原理 在通常情况下,铁的氧化是比较缓慢的,脱氧 剂中的氯化钠和炭粉则在一定程度上能够加快铁的 氧化速度,达到迅速吸收氧气的目的.如下实验则 是模拟脱氧剂的吸氧环境探索脱氧剂的脱氧原理. 实验过程: 往一个烧杯(1号烧杯)中加水,将一块铁片插入 其中.往另一个烧杯(2号烧杯)中加入NaCl溶液,把 铁片和碳棒用导线连接起来,插入溶液中.把两个 烧杯置于同一处(温度相同),一天后发现1号烧杯中 铁片上有少许铁锈(浅棕红色),而2号烧杯中的铁片 上有很多的铁锈,颜色较深. 结论:脱氧剂置于食品中,由于食品中有水 分,水分渗入有脱氧剂的袋中,形成了氯化钠溶 液,铁与碳在电解质溶液中形成了许许多多的微小 的原电池,铁是负极,碳是正极,加快了铁的氧 化., 另外,炭粉在脱氧剂中还有的一个作用便是 "疏松"铁粉,防止结块. 1.3认识脱氧过程中的能量变化 在实验中,发现刚从密封良好的食品中取出的 脱氧剂,其温度较高,用手触之,稍有发烫;将温 度计插入其中,发现其温度可升高到40,60?.即 脱氧剂在脱氧过程中铁粉,氧气等物质的化学能转 化成了热能.市场上常见的"热敷袋"就是按照该 原理制成. 另取铁片,碳棒,氯化钠溶液组成原电池,可 用电流计检测到电流.可知铁系脱氧剂利用了原电 2006年,第8期实验与创新思维7 池原理,利用铁粉与碳粉形成原电池,通过金属的 吸氧腐蚀除氧.同时,该反应也体现出了化学能向 电能的转化. 总之,食品脱氧剂的原理就是利用金属(一般 是铁)的腐蚀来除去包装内的氧气.为了使除氧效 果更明显,根据原电池原理,往里面加入了一些电 解质以及碳粉.以上几个实验也是中学化学的常规 实验. 2食品脱氧剂的回收价值与途径分析 2.1食品脱氧剂对环境的影响 根据上述实验可知,食品脱氧剂一般来说主要 成分是铁粉,炭粉,氯化钠等,经过吸氧反应后有 氧化铁生成,丢弃后其对环境的影响并不大. 2.2食品脱氧剂再利用的价值分析 2.2.1食品脱氧剂再利用的社会经济价值分析 使用后的食品脱氧剂对环境并无污染,并不意 味着它没有回收价值.因为它的用途广泛,用量也 在逐年增加,大量的食品单个包装中都加有一小袋 脱氧剂(约2克),回收来的脱氧剂中常有部分铁粉 并未被氧化,可以考虑对它的再利用.在目前铁矿 石价格不断上涨的形式下,对脱氧剂的回收有一定 的社会经济价值. 2.2.2再利用食品脱氧剂的教育价值分析 对于其回收后的利用,可以将其用于中学实 验,作为学生在实验过程中的原料,不使其浪费, 也为实验室节省一部分资源.同时,在教学中使用 食品脱氧剂进行实验,还有助于培养学生的资源意 识,让他们能了解到垃圾的价值及其资源化的途 径. 2.3回收食品脱氧剂的途径分析 面向全社会回收来的脱氧剂,可以参照废旧电 池的回收途径,制作的回收箱分为若干格,其中包 括回收"废旧电池","食品脱氧剂","干燥 剂"等可再利用物品的空间,投放于各小区及公共 场所,进行宣传,鼓励市民的参与回收.另外,在 校园中进行宣传回收活动,并设立回收箱,收集脱 氧剂用于中小学的各种实验. 3食品脱氧剂在化学实验中的应用 回收得到的食品脱氧剂可应用于化学实验,大 致可涵盖以下几方面的内容: 3,1定性或定量分析食品脱氧剂中的主要成分 脱氧剂中所含铁,碳以及电解质都是极为常见 的化学实验用品,其分离与测定也并不复杂,是作 为定性或定量分析混合物成分的好资源. 3.2实验探究铁及其化合物的性质 (1)制备氢气 弃置的脱氧剂中残留大量铁粉,可用铁磁性物 质将铁粉吸出,用于制氢气. (2)制备亚铁盐溶液和铁盐溶液 其中的氧化铁,铁粉一起可以制备亚铁盐溶液 和铁盐溶液.配置方法为直接将吸除铁粉后的剩余 物质(主要有氧化铁和少量铁粉)与盐酸混合,再 加过量铁粉,充分反应,即可得亚铁盐溶液:若再 加新制氯水,即可得铁盐溶液. (3)制备铁粉的实验 在通过水溶解除去氯化钠或其它电解质后所得 残渣即为铁粉,氧化铁和炭粉的混合物,加热,并 通一氧化碳,即可将其中的氧化铁还原成铁粉,另 由于一氧化碳中混有二氧化碳,也可将炭粉除去. 3.3化学能与热能,电能的转化实验 脱氧剂在脱氧过程中伴随着化学能与热能,电 能的转化,通过实验感受能对这些转化有更深的理 解.另外,通过对月饼脱氧剂的研究,了解其组成 及机理,有助于高中生熟悉了解一些常见的氧化现 象及其预防. 3.4自制脱氧剂,用于实验室某些药品的保存 根据食品脱氧剂的配方,可以利用回收来的铁 粉,炭粉自制脱氧剂,主要用于保存化学实验室中 某些易氧化变质的药品,如亚硫酸钠,氯化亚铁 等. 总之,可以围绕回收的脱氧剂设计一系列的科 学实验,以食品脱氧剂为主题的实验包容性很强, 涵盖了中学化学中的氧化还原反应,能量的相互转 化,原电池,铁及其化合物的性质等部分,有很好 的教育价值.另外,还可关注食品,药品中的干燥 剂(如硅胶,氧化钙等),注意回收利用.如果不 能直接用于工农业生产,可以考虑在日常生活中的 再利用,改善生活;或者考虑它们在教育教学中的 应用. 参考资料: …1韩兆让,刘宝璋.铁系脱氧剂特性及在食品防氧包装中的 应用【J】.食品科学,1994.1. 【2】林灿煌,脱氧包装原理及脱氧剂的研究和发展状况…,食 品工业科技.2004,25, 【3】吴建文,脱氧剂的研究和应用…,食品科学,2002,3,