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。許多消費者在喝前先加熱牛奶。然而，傳統(tǒng)的牛奶加熱必須通過微波、熱水等人工加熱，這受到水、電、設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有水源、水源和電源的情況下喝熱牛奶。因此本研究預研究出一種自動快速加熱包裝盒,具有加熱速度快、無明煙明火、衛(wèi)生安全、攜帶方便和低碳環(huán)保等優(yōu)點,是一種全新概念的自熱式餐飲包裝,具有較高的使用價值和推廣價值。近年來,出現(xiàn)了很多關于自熱材料與裝置的研究,尤其是長春應化所的系列高能自熱材料研發(fā)成功使我國自熱材料的研究走在了國際的前列,但由于成本以及一些技術方面的局限,還沒有走向推廣階段,同樣國際上也有很多自熱領域的研究,但研究范圍僅限于對膨化機,方便面,牛肉,米飯以及一些生物與工業(yè)上的應用,污染大,能耗高,而且沒有有關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、純凈水潤通礦泉水有限責任公司;氧化鈣西隴化工股份有限公司;紙杯臺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型超凈工作臺北京東聯(lián)哈爾儀器制造有限公司。1.2實驗方法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)為標準,分別取氧化鈣為20、25、30、35、40、45、50g與水反應,確定加熱效率最好時的氧化鈣和水的比例。1.2.2加熱裝置對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記錄所測溫度,并比較不同加熱裝置中牛奶溫度的變化趨勢。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行加熱效率的對比研究,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;自行啟動裝置是直接將水袋固定在盒子一側(cè),讓消費者自行撕碎水袋(帶有埡口)啟動加熱裝置。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時由于熱在水中擴散較多,所以加熱效率隨著氧化鈣的量逐漸增多而升高,而當氧化鈣的質(zhì)量大于40g時,反應不充分,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,加熱效率最好,此時初始溫度為23℃的牛奶在4min內(nèi)達到了最高溫度,45℃保溫8min。而加熱效率最低的組氧化鈣和水分別為20g和60g,牛奶最高溫度僅達到了38℃,保溫時間僅為5min(見圖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,牛奶加熱效率最好,所以在氧化鈣和水分別為40g和60g時,做不同包裝盒下牛奶的升溫折線圖,確定最好的包裝材料(見圖2)。對比折線圖可知,不同包材下牛奶的最高溫度均在45℃左右,保溫時間均為9min左右,所以不同包材對牛奶的加熱效率影響差別不大。但從造價方面考慮,選擇紙質(zhì)包材比較合理,紙質(zhì)包材對環(huán)境影響最小,符合低碳的理念。上述實驗最高溫度達到了45℃,使紙質(zhì)包裝盒發(fā)生了碳化現(xiàn)象,所以實驗過程中發(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,并進行以下的研究。2.3低碳型自熱牛奶加熱效果上面的實驗均在室溫條件下完成,考慮到寒冷季節(jié)的溫度低于室溫,進行以下三組組實驗(見圖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,牛奶的加熱效率最好,牛奶最高達到了43℃的溫度,且保溫時間為7min,符合消費者的最適飲用溫度,說明低碳型自熱牛奶包裝盒滿足了消費者方便快捷的加熱牛奶的需求。2.4熱裝置的類型成品過程主要需要解決的問題是加熱裝置的起動問題。實驗加熱裝置歸結(jié)為以下三種類型:拉環(huán)式,螺旋式和直接啟動裝置。為了使實驗結(jié)果更接近實際情形,在實驗前先對牛奶進行了冷藏,使牛奶的初始溫度為10℃,啟動裝置對牛奶進行加熱。2.4.1拉環(huán)水袋的撕裂反應啟動方便,只需要拉動拉環(huán)即可;外觀精巧,由于氧化鈣位于盒子內(nèi)部,且拉環(huán)不會影響包裝盒的外觀;使用安全,不會發(fā)生包裝盒的撕裂現(xiàn)象。但是其生產(chǎn)工藝復雜,將拉環(huán)與水袋連接需要很復雜的生產(chǎn)工藝;加熱材料反應不是很完全,反應過程中有一部分底部的氧化鈣并沒有和水充分接觸;加熱效率不是很高,由于氧化鈣和水反應不是很完全,所以牛奶并沒有達到30℃的最高溫度。2.4.2螺釘旋入底部潤滑加熱效率高,牛奶最高達到了40℃;節(jié)省原料,螺釘造價便宜(0.5元/2個);生產(chǎn)工藝簡單,只需要將螺釘旋入底部即可。但是其啟動時間長,因為將螺釘旋入需要很長的時間;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,螺釘旋如過程中會對包裝盒造成破壞。2.4.3行加熱裝置的優(yōu)點在實驗室條件下,自行加熱型裝置是最優(yōu)的加熱裝置,并且在實驗過程中總結(jié)了自行加熱裝置所具有的以下優(yōu)點:加熱效率好,加熱牛奶最高溫度達到了45℃,飲用衛(wèi)生安全。啟動方便易行,飲用者只需將附著的水袋撕開加入牛奶盒的一側(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、牛奶本實用新型的一種自動快速加熱杯,由紙杯、反應裝置、水包等組成。外包裝使用紙質(zhì)包裝,造價低廉,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,放出熱量在4m