در محیطهای صنعتی و نگهداری، حفظ یک محیط کم اکسیژن در سیستمهای بسته به دلایل مختلفی مانند جلوگیری از اکسیداسیون، فساد و خوردگی بسیار مهم است. اکسیژن گیرها نقش حیاتی در دستیابی به این هدف دارند. بهعنوان یک تامینکننده پیشرو در ردیابهای اکسیژن، من هیجانزده هستم که دانش عمیقی در مورد نحوه عملکرد این محصولات قابل توجه در سیستمهای بسته به اشتراک بگذارم.
مبانی اکسیژن گیرها
جاذبهای اکسیژن موادی هستند که برای واکنش با اکسیژن و حذف اکسیژن از یک فضای محدود طراحی شدهاند. آنها را می توان بر اساس ترکیب شیمیایی و نحوه عملکرد آنها به انواع مختلفی طبقه بندی کرد. متداول ترین انواع آن عبارتند از: بر پایه آهن، اسکوربیک اسید، و اکسیژن بر پایه آنزیم.
حذف کننده های اکسیژن بر پایه آهن شاید بیشترین استفاده را داشته باشند. آنها برای مصرف اکسیژن به اکسیداسیون آهن متکی هستند. هنگامی که آهن در مجاورت رطوبت با اکسیژن واکنش می دهد، اکسیدهای آهن را تشکیل می دهد. واکنش شیمیایی را می توان به صورت زیر نشان داد:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3
این واکنش گرمازا است، به این معنی که گرما را آزاد می کند. پودر آهن موجود در این لاشخورها معمولاً به شکل ریز است تا سطح موجود برای واکنش را افزایش دهد و در نتیجه سرعت جذب اکسیژن را افزایش دهد.
حذف کننده های اکسیژن مبتنی بر اسید اسکوربیک با اکسیداسیون اسید اسکوربیک (ویتامین C) کار می کنند. اسید اسکوربیک در حضور اکسیژن به اسید دهیدروآسکوربیک اکسید می شود. واکنش توسط یون های فلزی خاصی کاتالیز می شود. این نوع روبنده به دلیل ماهیت نسبتا ایمن و قابلیت کار در طیف وسیعی از دماها اغلب در کاربردهای بسته بندی مواد غذایی استفاده می شود.
جاذب های اکسیژن مبتنی بر آنزیم از آنزیم هایی مانند گلوکز اکسیداز استفاده می کنند. گلوکز اکسیداز اکسیداسیون گلوکز را در حضور اکسیژن کاتالیز می کند و اسید گلوکونیک و پراکسید هیدروژن تولید می کند. این روبنده ها در عملکرد خود بسیار خاص هستند و می توانند در کاربردهای خاصی که نیاز به حذف هدفمند اکسیژن است بسیار مؤثر باشند.
نحوه عملکرد جاذبهای اکسیژن در سیستمهای بسته
انتشار اولیه اکسیژن
در یک سیستم بسته، اولین مرحله در فرآیند حذف اکسیژن، انتشار اکسیژن از فاز گاز به سطح اکسیژنگیر است. سرعت انتشار به عوامل مختلفی از جمله گرادیان غلظت اکسیژن، دما و ماهیت فصل مشترک گاز - جامد بستگی دارد. به عنوان مثال، در یک برنامه بسته بندی مواد غذایی، اکسیژن موجود در فضای بالای بسته بندی به تدریج به سمت زباله گیر اکسیژن قرار داده شده در داخل آن پخش می شود.
فعال سازی واکنش پاکسازی
هنگامی که اکسیژن به سطح رفتگر رسید، واکنش شیمیایی آغاز می شود. همانطور که قبلا ذکر شد، انواع مختلف روبنده مکانیسم های واکنش متفاوتی دارند. برای لاشخورهای مبتنی بر آهن، وجود رطوبت برای وقوع واکنش ضروری است. رطوبت به عنوان واسطه ای برای انتقال یون ها عمل می کند و اکسیداسیون آهن را تسهیل می کند. در برخی موارد ممکن است مقدار کمی نمک برای تسریع واکنش به پودر آهن اضافه شود.
در مورد روبندههای مبتنی بر اسید اسکوربیک، وجود کاتالیزور مناسب و محیط pH مناسب برای اکسیداسیون کارآمد اسید اسکوربیک مهم است. رفتگرهای مبتنی بر آنزیم برای فعال بودن آنزیم به شرایط خاصی مانند دما و pH مناسب نیاز دارند.
حذف مداوم اکسیژن
با پیشرفت واکنش، اکسیژنگیر به مصرف اکسیژن ادامه میدهد تا زمانی که روبنده تمام شود یا غلظت اکسیژن در سیستم بسته به سطح بسیار پایینی برسد. سرعت حذف اکسیژن را می توان با عواملی مانند مقدار روبنده مورد استفاده، مساحت سطح زباله گیر و دما کنترل کرد. به عنوان مثال، افزایش مقدار روبنده مبتنی بر آهن در یک سیستم به طور کلی مقدار کل اکسیژن قابل حذف را افزایش می دهد.
سینتیک واکنش مهار اکسیژن را می توان با مدل های ریاضی توصیف کرد. برای سیستم های ساده، می توان از یک مدل سینتیک واکنش مرتبه اول استفاده کرد که در آن میزان مصرف اکسیژن متناسب با غلظت اکسیژن در سیستم است. با این حال، در سیستمهای پیچیدهتر، مانند سیستمهایی که دارای اجزای متعدد یا شرایط محیطی در حال تغییر هستند، ممکن است به مدلهای پیچیدهتری نیاز باشد.
کاربردهای اکسیژن گیر در سیستم های بسته
بسته بندی مواد غذایی
یکی از مهمترین کاربردهای اکسیژن سازها در بسته بندی مواد غذایی است. اکسیژن می تواند باعث انواع فساد در محصولات غذایی مانند اکسیداسیون چربی ها و روغن ها، تغییر رنگ و رشد میکروارگانیسم های هوازی شود. با استفاده از جاذب های اکسیژن می توان ماندگاری محصولات غذایی را به میزان قابل توجهی افزایش داد. به عنوان مثال،درجه مواد غذایی بسته های اکسید کنندهمعمولا در بسته بندی آجیل، میوه های خشک و محصولات نانوایی استفاده می شود. این بستهها میتوانند به سرعت اکسیژن را از فضای بالای بسته خارج کنند و از ترشیدگی و رشد کپک جلوگیری کنند.
بسته بندی دارویی
در صنعت داروسازی، اکسیژن می تواند داروها را تخریب کرده و اثربخشی آنها را کاهش دهد. در بسته بندی داروها برای حفظ پایداری مواد موثره از جاذب های اکسیژن استفاده می شود. به عنوان مثال، برخی از داروها به اکسیداسیون حساس هستند و وجود اکسیژن می تواند منجر به تشکیل ناخالصی شود. حذفکنندههای اکسیژن به ایجاد محیطی با اکسیژن کم در بستهبندی کمک میکنند و از کیفیت و اثربخشی داروها در طول عمر مفیدشان اطمینان میدهند.
حفاظت از فلزات
اکسیژن عامل اصلی خوردگی در فلزات است. در سیستم های بسته مانند ظروف ذخیره سازی قطعات فلزی و یا در خطوط لوله صنعتی می توان برای جلوگیری از خوردگی از مواد اکسیژن ساز استفاده کرد. با حذف اکسیژن از محیط، فرآیند اکسیداسیون که منجر به زنگ زدگی و سایر اشکال خوردگی می شود را می توان متوقف کرد. به عنوان مثال،کیسه اکسیژن 100 سی سی مواد غذاییهمچنین می تواند در برخی از کاربردهای حفظ فلزات که در آن حذف اکسیژن در مقیاس کوچک مورد نیاز است استفاده شود.
بسته بندی الکترونیک
قطعات الکترونیکی می توانند به اکسیژن و رطوبت حساس باشند. اکسیژن می تواند باعث اکسیداسیون تماس های فلزی و سایر اجزا شود که منجر به کاهش عملکرد و قابلیت اطمینان می شود. در بسته بندی وسایل الکترونیکی برای محافظت از قطعات در برابر اکسیداسیون از جاذب های اکسیژن استفاده می شود. آنها را می توان در ترکیب با مواد خشک کننده برای ایجاد یک محیط خشک و بدون اکسیژن استفاده کرد.
عوامل موثر بر عملکرد اکسیژن گیرها در سیستم های بسته
دما
دما تأثیر قابل توجهی بر عملکرد اکسیژن گیرها دارد. به طور کلی افزایش دما باعث افزایش سرعت واکنش شیمیایی می شود. برای لاشخورهای مبتنی بر آهن، دمای بالاتر اکسیداسیون آهن را تسریع می کند. با این حال، درجه حرارت بسیار بالا نیز می تواند تأثیر منفی داشته باشد، از جمله باعث تخریب لاشخور یا تغییر خواص فیزیکی مواد بسته بندی شود.
رطوبت
همانطور که قبلا ذکر شد، رطوبت برای عملکرد برخی از جاذبهای اکسیژن، بهویژه آنهایی که بر پایه آهن هستند، بسیار مهم است. در یک محیط خشک، سرعت واکنش رفتگرهای مبتنی بر آهن ممکن است بسیار کند باشد. از طرفی در یک محیط بسیار مرطوب ممکن است مسائلی مانند ایجاد رطوبت بیش از حد روی سطح روبنده وجود داشته باشد که می تواند عملکرد آن را تحت تاثیر قرار دهد.
ترکیب گاز
وجود گازهای دیگر در سیستم بسته نیز می تواند بر عملکرد اکسیژن گیرها تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، برخی از گازها ممکن است با جابجایی واکنش نشان دهند یا در واکنش حذف تداخل ایجاد کنند. علاوه بر این، فشار جزئی اکسیژن در مخلوط گاز، بر سرعت انتشار اکسیژن و روند کلی جمعآوری تأثیر میگذارد.
کنترل کیفیت و تست اکسیژنگیرها
به عنوان یک تامین کننده ی اسکنرهای اکسیژن، کنترل کیفیت از اهمیت بالایی برخوردار است. ما تست های مختلفی را برای اطمینان از عملکرد و ایمنی محصولات خود انجام می دهیم. یکی از تست های کلیدی تست ظرفیت جذب اکسیژن است. این آزمایش میزان کل اکسیژنی را که مقدار معینی از روبنده می تواند تحت شرایط خاص جذب کند اندازه گیری می کند.
ما همچنین میزان حذف محصولات خود را آزمایش می کنیم. این کار با نظارت بر غلظت اکسیژن در یک سیستم بسته در طول زمان با استفاده از حسگرهای اکسیژن انجام می شود. نتایج این آزمایشها به ما کمک میکند تا فرمول لاشخورهای خود را بهینه کنیم و اطمینان حاصل کنیم که الزامات کاربردهای مختلف را برآورده میکنند.
بهعلاوه، ما آزمایشهای ایمنی را انجام میدهیم تا اطمینان حاصل کنیم که دستگاههای اکسیژنگیر ما غیرسمی هستند و برای استفاده در بستهبندیهای مواد غذایی و دارویی مناسب هستند. این آزمایش ها شامل آزمایش هایی برای وجود فلزات سنگین و سایر مواد مضر است.
نتیجه گیری
جاذبهای اکسیژن ابزار ضروری برای حفظ محیط کم اکسیژن در سیستمهای بسته هستند. توانایی آنها در حذف اکسیژن به طور موثر دارای طیف گسترده ای از کاربردها در صنایع مانند مواد غذایی، داروسازی و الکترونیک است. با درک نحوه عملکرد جاذبهای اکسیژن، از جمله انتشار اکسیژن، فعالسازی واکنش و حذف مداوم اکسیژن، میتوانیم این محصولات را در کاربردهای مختلف بهتر طراحی و استفاده کنیم.
اگر به دستگاه های اکسیژن گیر با کیفیت بالا علاقه مند هستید، ماننددرجه مواد غذایی بسته های اکسید کننده،کیسه اکسیژن 100 سی سی مواد غذایی، و50 سی سی جاذب اکسیژن، لطفاً برای اطلاعات بیشتر و بحث در مورد نیازهای خاص خود با ما تماس بگیرید. ما متعهد هستیم که بهترین راه حل ها را برای نیازهای حذف اکسیژن به شما ارائه دهیم.
مراجع
- لابوزا، تی پی، و برین، WM (1989). حذف کننده ها و انتشار دهنده های اکسیژن. در بسته بندی اتمسفر اصلاح شده غذاها (صص 147 - 178). مارسل دکر.
- رونی، ام ال (1995). حذف کننده های اکسیژن در بسته بندی مواد غذایی. فناوری غذایی، 49 (8)، 58 - 64.
- Avoids, L., Devithere, F., V. Beast, M., Debever, J., & The Cruva, N. (1999). تحولات در بسته بندی دارایی یا مواد غذایی. روندهای علوم و فناوری غذایی، 10 (1)، 77 - 86.
