真空保鮮盒與 STEM

真空保鮮盒與 STEM

每個家庭都會有使用保鮮盒的經驗,保鮮盒是用來保存食物的容器,人們對保鮮盒的要求一般都要有防水、防漏、防菌的功能。現在就和大家講解保鮮盒原理,再與大家做一下實驗。

食物之所以變壞的原因有很多,引致食物變壞的原因,大多是以下三個原因所引起。

由微生物引致

其中一個原因是微生物在食物身上吸取養分後,過度生長,在分解食物的過程中會釋出令食物腐爛的物質,而令食物變壞,使食物變質和變得難吃,嚴重的更會令細菌在食物表面滋生。

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食物脫水

如果食物長時間暴露在空氣中,食物中的水份會因蒸發而流失,若果食物的水份過度流失就會令食物脫水,影響食物的外觀和質感。

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酵素作用

有些新鮮食物本身都含有酵素,例如肉類、魚類、水果、蔬菜、牛奶和雞蛋。酵素主要由蛋白質合成,能催化不同的化學反應,例如酵素活動會令蔬果變得成熟,若蔬果不斷進行酵素作用,就會令食物變得不適合食用,令食物的切割表面褐化和產生不良的氣味。

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保鮮盒的基本原理

知道食物變壞的原因後,只需要阻隔微生物及細菌所需的空氣和水分,就能減慢它們的生長速度,同時亦能降低酵素作用的速度。把食物放在保鮮盒內,就是一種有效阻隔空氣與食物接觸,減慢或防止食物水份流失的方法。

巿場上的保鮮盒設計方式種類很多,但目的是隔絕空氣與食物,減低上述三項原因發生的機會。

巿場上的保鮮盒設計方式種類很多,但目的是隔絕空氣與食物,減低上述三項原因發生的機會。

封口密封膠減少盒外的空氣在隙縫中進入盒內,還有防漏功能,防止盒內食物的汁液或氣味滲出保鮮盒。

封口密封膠減少盒外的空氣在隙縫中進入盒內,還有防漏功能,防止盒內食物的汁液或氣味滲出保鮮盒。

一般保鮮盒所使用的容器物料以塑膠和玻璃為主,封口的蓋會加入密封膠條,當食物放入容器內再蓋上盒蓋就可以保存食物,保鮮盒蓋上蓋後就能阻隔盒內的食物與盒外的空氣接觸,有助減慢食物變壞的速度。

真空保鮮盒設計理念

不過,保鮮盒內都會存有空氣,空氣中存有氧及水,微生物和細菌亦可以利用盒內的空氣和食物中的水份繼續生長,酵素亦能利用盒內的空氣進行酵素作用,令食物變壞。那麼只要令盒內不存有空氣,就可以使食物保存得更耐,把盒內空氣抽走以達至真空狀態,就能更有效阻止微生物和細菌的生長和降低酵素作用。

為了減低空氣和水份,有真空保鮮盒的出現。

為了減低空氣和水份,有真空保鮮盒的出現。

抽真空方法是於頂部利用抽氣棒抽氣。

抽真空方法是於頂部利用抽氣棒抽氣。

真空保鮮盒的外形和一般的保鮮盒差不多,分別在於真空保鮮盒的盒蓋上多了一個氣閥,當真空保鮮盒使用時,與一般密封保鮮盒使用方式類同,只是當真空保鮮盒蓋上盒蓋後,只要扣上耳扣確保上蓋密合。利用抽氣棒放在氣閥上,一下一下的把抽氣捧手桿向後拉,將真空保鮮盒內的空氣抽出。

真空保鮮盒在真空狀態下,會引致盒外的空氣壓力大於盒內,產生密氣效果,盒蓋被盒外大氣壓力的壓迫下,盒蓋會變得不易打開的,同時容器四周亦會因外界的空氣壓力,而令容器出現凹陷現象。

留意盒身,抽真空盒後,盒蓋會呈現微彎。

留意盒身,抽真空盒後,盒蓋會呈現微彎。

盒蓋的空氣閥。

盒蓋的空氣閥。

為什麼在使用抽氣棒拉推的同時,在推棒的時候不會打空氣注入盒內?那是因為氣閥是應用了類似人類靜脈血管內壁瓣膜防止血液倒流的設計,防止推棒時把空氣注入盒內。

人體血管內壁有類似設計。

人體血管內壁有類似設計。

當要開啟真空盒時,只要在開蓋前按壓氣閥,讓盒外的空氣從氣閥入口走進盒內,令盒內的空氣壓力與盒外相同,釋放真空狀態,鬆開耳扣便能夠打開上蓋。

實際應用計數

容器的容量愈大就代表儲存的空氣愈多,而抽氣棒每次抽氣的空氣容量約 50cm3 ,容器愈大就需要抽氣棒抽氣更多次,容器愈接近真空狀態就會令抽氣棒愈難拉,以容量 600ml 的真空保鮮盒為例,建議抽氣捧抽氣次數為 5 至 6 次。現在計計數,若是容量 1,200ml 的直空保鮮盒,那就要用 10 至 12 次。

不同容量的保鮮盒,抽氣次數可運用計算方法換算。

不同容量的保鮮盒,抽氣次數可運用計算方法換算。

真空保鮮盒魔法

如果在真空保鮮盒放入棉花糖,蓋上盒蓋再用抽氣棒進行不斷抽氣,就會發現棉花糖的體積會不斷膨脹增加,為什麼會這樣?

那是因為真空保鮮盒內的空氣壓力減少,棉花糖內的空氣壓力大於外,棉花糖內的空氣因此向外伸展而令棉花糖膨脹。

抽走空氣會令棉花糖膨脹,原因是甚麼呢?

抽走空氣會令棉花糖膨脹,原因是甚麼呢?

只要按下氣閥讓盒外的空氣從氣閥入口走進盒內,盒外的空氣壓力變回正常,棉花糖內的氣壓也會與盒內相同,體積因而收縮變回原狀。

只要按下氣閥讓盒外的空氣從氣閥入口走進盒內,盒外的空氣壓力變回正常,棉花糖內的氣壓也會與盒內相同,體積因而收縮變回原狀。

若在真空保鮮盒內放入未開包裝的薯片,蓋上盒蓋再用不停用抽氣棒進行抽氣,包裝內的空氣壓力會大於盒內而不停膨脹,若包裝袋繼續膨脹至封口支持不了的程度就會爆開。

真空保鮮盒的氣閥設計應用了仿生學,同時又應用了大氣壓力的原理,可見簡單的一件日用品就已經充滿了 STEM 元素,再次證明 STEM 是無處不在,早已存在於你的身邊。