بررسی ظرفیت گرمایشی واکنش زئولیت A3 و آب در سیلندر خود گرم شونده جهت گرم کردن نوشیدنی‌ها

نویسندگان
حانیه عامری 1
محمدحسین عزیزی 2
آزاده سلیمی 3
1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
2 استاد، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
3 استادیار، گروه دامپزشکی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران.
10.22034/FSCT.19.129.13
چکیده


در سال­های اخیر، تغییر در سبک زندگی و نیاز به تهیه و دسترسی راحت­تر و سریع­تر به مواد غذایی و نوشیدنی­ها منجر به تغییراتی در بسته­بندی مواد غذایی شده است. یکی از این تغییرات، ظهور بسته­بندی­های خود گرم شونده است که به مصرف­کننده اجازه می­دهد بدون استفاده از دستگاه­های گرمایشی، به غذا و نوشیدنی گرم در هر مکانی دسترسی پیدا کند. در این مطالعه، از سیلندر ساخته شده از فولاد ضد زنگ l316 برای گرم کردن 200 میلی­لیتر چای و شیر پاستوریزه کم­چرب با استفاده از واکنش زئولیت A3 و آب استفاده شد. در نتیجه، دمای داخل سیلندر برای نسبت 1:9، پس از 95 ثانیه از 8/30 درجه سانتی­گراد به 3/100 درجه سانتی­گراد افزایش یافت و این مقدار گرما منجر به افزایش دمای چای از 8/26 درجه سانتی­گراد به 3/29 درجه سانتی­گراد در مدت زمان 488 ثانیه گردید. همچنین، پس از گذشت 841 ثانیه، دمای شیر از 9/23 درجه سانتی­گراد به 3/27 درجه سانتی­گراد افزایش یافت. سپس نحوه گرمایش سیلندر حاوی این واکنش در نوشیدنی­های ذکر شده با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics شبیه­سازی و مدل­سازی شد و مشخص گردید که داده­های تجربی و مدل­های شبیه­سازی شده تقریباً مشابه بودند.
کلیدواژه‌ها
خود گرم شونده
واکنش گرمازا
سینتیک
شبیه‌سازی

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigation on Warming Capacity of Zeolite 3A and Water Reaction in Self-heating Cylinder to Warm up Beverages

نویسندگان English

Haniyeh Amery 1
Mohammad Hossein Azizi 2
Azadeh Salimi 3
1 Department of Food Science and Technology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Department of Food Science and Technology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 Veterinary Department, Semnan University, Semnan, Iran.
چکیده English

In recent years, changes in lifestyle and the need to provide and access food and beverages more easily and quickly have led to changes in food packaging. One of these changes is the advent of self-heating packaging, which allows the consumer to access hot food and drink in any place using various exothermic reactions, without the use of heating devices. In this study, a cylinder made of 316l stainless steel was used to heat 200 ml tea and low-fat pasteurized milk by using zeolite 3A and water reaction. As a result, the temperature inside the cylinder for the ratio of 9:1, after 95 seconds increased from 30.8 °C to 100.3 °C, and this amount of heat led to an increase in the temperature of tea from 26.8 °C to 29.3 °C for 488 seconds. Also, after 841 seconds, the milk temperature increased from 23.9 °C to 27.3 °C. Then, the heating of the cylinder containing this reaction inside the mentioned beverages was simulated and modeled using COMSOL Multiphysics software. It has been determined that the experimental data and simulated models were almost fitted.

کلیدواژه‌ها English

Self-heating
Exothermic reaction
Kinetics
simulation
[1] Bodbodak, S. and Rafiee, Z. (2016). Recent trends in active packaging in fruits and vegetables. In Eco-friendly technology for postharvest produce quality, Academic Press: 77-125.
[2] Majid, I., Thakur, M. and Nanda, V. (2018). Innovative and Safe Packaging Technologies for Food and Beverages: Updated Review. In Innovations in Technologies for Fermented Food and Beverage Industries, Springer International Publishing: 257–287.
[3] Majid, I., Nayik, G.A., Dar, S.M. and Nanda, V. (2016). Novel food packaging technologies: Innovations and future prospective. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences 17(4): 454-462.
[4] Daintith, J. (ed.). (2008). A dictionary of chemistry. OUP Oxford.
[5] Bohra, B., Chavan, R., Gawit, N., Ahire, R., Kale, R. and Kapse, N. (2015). An Eco-friendly and Reusable Heat Source for Self-Heating Food Packaging. International Journal of Engineering Research and Technology (IJERT) 4(5): 365–368.
[6] Microsoft Corporation. (2019). Microsoft Excel, Available at: https://office.microsoft.com/excel
[7] Ho, S.H., Rahman, M.M. and Sunol, A.K. (2010). Analysis of thermal response of a food self-heating system. Applied thermal engineering 30(14-15): 2109-2115.
[8] COMSOL AB. (2019). COMSOL Multiphysics® v. 5.5. Stockholm, Sweden. Available at: https://www.comsol.com
[9] Comsol AB. (2018). Comsol Multiphysics-Heat Transfer Module, User’s Guide, Version 5.4.
[10] Bahrami, M. (2009). Steady conduction heat transfer, ENSC 388 (F09). Retrieved July 22, 2021, from http://www.sfu.ca/~mbahrami/ENSC%20388/Notes/Staedy%20Conduction%20Heat%20Transfer.pdf.
[11] Maier-Laxhuber, P., Schmidt, R. and Binnen, M., Zeo-Tech GmbH. (2009). Selbsterwärmendes Heizelement mit Sorptionsmittel. DE102008015677A1.
[12] Arnold, U., (2017). Transportable device for heating foodstuffs, and a transportable heating element. U.S. Patent 9,851,125.
[13] Asghar, M. (2021). Why does milk boil faster than water? Retrieved August 19, 2021, from https://thewholeportion.com/why-does-milk-boil-faster-than-water/
[14] Gabruś, E., Nastaj, J., Tabero, P. and Aleksandrzak, T. (2015) Experimental studies on 3A and 4A zeolite molecular sieves regeneration in TSA process: Aliphatic alcohols dewatering–water desorption. Chemical Engineering Journal 259: 232-242.
[15] Gaulke, M., Guschin, V., Knapp, S., Pappert, S. and Eckl, W. (2016). A unified kinetic model for adsorption and desorption–Applied to water on zeolite. Microporous and Mesoporous Materials 233: 39-43.