快速加熱牛奶的研制

快速加熱牛奶的研制

裝液體奶已經(jīng)成為城市居民的日常飲料。許多消費(fèi)者在喝前先加熱牛奶。然而，傳統(tǒng)的牛奶加熱必須通過(guò)微波、熱水等人工加熱，這受到水、電、設(shè)備等外在條件的限制。因此，我們需要一種新的自發(fā)熱奶牛袋，這樣人們就可以在沒(méi)有水源、水源和電源的情況下喝熱牛奶。因此本研究預(yù)研究出一種自動(dòng)快速加熱包裝盒,具有加熱速度快、無(wú)明煙明火、衛(wèi)生安全、攜帶方便和低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),是一種全新概念的自熱式餐飲包裝,具有較高的使用價(jià)值和推廣價(jià)值。近年來(lái),出現(xiàn)了很多關(guān)于自熱材料與裝置的研究,尤其是長(zhǎng)春應(yīng)化所的系列高能自熱材料研發(fā)成功使我國(guó)自熱材料的研究走在了國(guó)際的前列,但由于成本以及一些技術(shù)方面的局限,還沒(méi)有走向推廣階段,同樣國(guó)際上也有很多自熱領(lǐng)域的研究,但研究范圍僅限于對(duì)膨化機(jī),方便面,牛肉,米飯以及一些生物與工業(yè)上的應(yīng)用,污染大,能耗高,而且沒(méi)有有關(guān)牛奶自熱裝置的研究,本研究提出了一種低碳環(huán)保的加熱裝置。1材料和方法1.1儀器、試劑與儀器醫(yī)用紗布等市售;蒙牛純牛奶、純凈水潤(rùn)通礦泉水有限責(zé)任公司;氧化鈣西隴化工股份有限公司;紙杯臺(tái)州市清麗日用品有限公司;ALC-B10.3型電子分析天平北京賽系利斯儀器有限公司;BCD-248WDCS_LA型冰箱青島海爾股份有限公司;DL-CJ-1N型超凈工作臺(tái)北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司。1.2實(shí)驗(yàn)方法1.2.1氧化鈣/水的比例的確定選擇紙質(zhì)包裝盒作為牛奶的外包裝,以水60g(放置加熱材料的空間所能容納的最大量)為標(biāo)準(zhǔn),分別取氧化鈣為20、25、30、35、40、45、50g與水反應(yīng),確定加熱效率最好時(shí)的氧化鈣和水的比例。1.2.2加熱裝置對(duì)牛奶溫度的影響在制作好的加熱裝置中加入牛奶200mL(市售牛奶凈含量為200mL)后,每隔1min記錄所測(cè)溫度,并比較不同加熱裝置中牛奶溫度的變化趨勢(shì)。1.2.3比較了奶牛的初始溫度差異選取不同初溫的牛奶進(jìn)行加熱效率的對(duì)比研究,確定在寒冷季節(jié),哪種初溫的牛奶的加熱效率最好。1.2.4拉環(huán)連接螺釘固定比較不同啟熱方式對(duì)加熱牛奶效率的影響。其中拉環(huán)式加熱裝置是將水袋固定在盒子底部,用拉環(huán)連接撕碎,使水與氧化鈣接觸放熱;螺旋式加熱裝置是將水袋放置在盒子底部,利用螺釘?shù)募獠繉⑺疗?使氧化鈣與水接觸放熱;自行啟動(dòng)裝置是直接將水袋固定在盒子一側(cè),讓消費(fèi)者自行撕碎水袋(帶有埡口)啟動(dòng)加熱裝置。2結(jié)果與討論2.1氧化鈣的覆蓋作用氧化鈣的質(zhì)量小于40g時(shí)由于熱在水中擴(kuò)散較多,所以加熱效率隨著氧化鈣的量逐漸增多而升高,而當(dāng)氧化鈣的質(zhì)量大于40g時(shí),反應(yīng)不充分,氧化鈣的覆蓋作用也影響了加熱效率,所以加熱效率逐漸降低,氧化鈣和水分別為40g和60g時(shí),加熱效率最好,此時(shí)初始溫度為23℃的牛奶在4min內(nèi)達(dá)到了最高溫度,45℃保溫8min。而加熱效率最低的組氧化鈣和水分別為20g和60g,牛奶最高溫度僅達(dá)到了38℃,保溫時(shí)間僅為5min(見(jiàn)圖1)。2.2根據(jù)壓線圖確定材料有前面的探索可知,氧化鈣和水分別為40g和60g時(shí),牛奶加熱效率最好,所以在氧化鈣和水分別為40g和60g時(shí),做不同包裝盒下牛奶的升溫折線圖,確定最好的包裝材料(見(jiàn)圖2)。對(duì)比折線圖可知,不同包材下牛奶的最高溫度均在45℃左右,保溫時(shí)間均為9min左右,所以不同包材對(duì)牛奶的加熱效率影響差別不大。但從造價(jià)方面考慮,選擇紙質(zhì)包材比較合理,紙質(zhì)包材對(duì)環(huán)境影響最小,符合低碳的理念。上述實(shí)驗(yàn)最高溫度達(dá)到了45℃,使紙質(zhì)包裝盒發(fā)生了碳化現(xiàn)象,所以實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生了紙質(zhì)包裝底部碳化的現(xiàn)象,所以在紙質(zhì)包裝底部植入金屬板防止碳化,并進(jìn)行以下的研究。2.3低碳型自熱牛奶加熱效果上面的實(shí)驗(yàn)均在室溫條件下完成,考慮到寒冷季節(jié)的溫度低于室溫,進(jìn)行以下三組組實(shí)驗(yàn)(見(jiàn)圖3),從折線圖上可以得知,在低溫環(huán)境下,牛奶的初始溫度為10℃時(shí),牛奶的加熱效率最好,牛奶最高達(dá)到了43℃的溫度,且保溫時(shí)間為7min,符合消費(fèi)者的最適飲用溫度,說(shuō)明低碳型自熱牛奶包裝盒滿足了消費(fèi)者方便快捷的加熱牛奶的需求。2.4熱裝置的類型成品過(guò)程主要需要解決的問(wèn)題是加熱裝置的起動(dòng)問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)加熱裝置歸結(jié)為以下三種類型:拉環(huán)式,螺旋式和直接啟動(dòng)裝置。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更接近實(shí)際情形,在實(shí)驗(yàn)前先對(duì)牛奶進(jìn)行了冷藏,使牛奶的初始溫度為10℃,啟動(dòng)裝置對(duì)牛奶進(jìn)行加熱。2.4.1拉環(huán)水袋的撕裂反應(yīng)啟動(dòng)方便,只需要拉動(dòng)拉環(huán)即可;外觀精巧,由于氧化鈣位于盒子內(nèi)部,且拉環(huán)不會(huì)影響包裝盒的外觀;使用安全,不會(huì)發(fā)生包裝盒的撕裂現(xiàn)象。但是其生產(chǎn)工藝復(fù)雜,將拉環(huán)與水袋連接需要很復(fù)雜的生產(chǎn)工藝;加熱材料反應(yīng)不是很完全,反應(yīng)過(guò)程中有一部分底部的氧化鈣并沒(méi)有和水充分接觸;加熱效率不是很高,由于氧化鈣和水反應(yīng)不是很完全,所以牛奶并沒(méi)有達(dá)到30℃的最高溫度。2.4.2螺釘旋入底部潤(rùn)滑加熱效率高,牛奶最高達(dá)到了40℃;節(jié)省原料,螺釘造價(jià)便宜(0.5元/2個(gè));生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單,只需要將螺釘旋入底部即可。但是其啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng),因?yàn)閷⒙葆斝胄枰荛L(zhǎng)的時(shí)間;不好固定,螺釘位于包裝盒底部,承受壓力比較大;容易發(fā)生漏水現(xiàn)象,螺釘旋如過(guò)程中會(huì)對(duì)包裝盒造成破壞。2.4.3行加熱裝置的優(yōu)點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)室條件下,自行加熱型裝置是最優(yōu)的加熱裝置,并且在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中總結(jié)了自行加熱裝置所具有的以下優(yōu)點(diǎn):加熱效率好,加熱牛奶最高溫度達(dá)到了45℃,飲用衛(wèi)生安全。啟動(dòng)方便易行,飲用者只需將附著的水袋撕開(kāi)加入牛奶盒的一側(cè),便可自行加熱。安全方便,此裝置不用考慮拉環(huán)或者螺旋式裝置可能發(fā)生的撕裂現(xiàn)象。2.5成本成本核算結(jié)果如表1所示。3水袋、水袋、牛奶本實(shí)用新型的一種自動(dòng)快速加熱杯,由紙杯、反應(yīng)裝置、水包等組成。外包裝使用紙質(zhì)包裝,造價(jià)低廉,符合低碳環(huán)保的理念,使用前將裝有60g水的水袋撕破注入裝有40g氧化鈣的側(cè)壁中,使水與氧化鈣發(fā)生充分反應(yīng),放出熱量在4m