Pachetele cu gheață Lunchbox sunt dispozitive de răcire portabile comune utilizate pe scară largă în conservarea alimentelor, transportul medical și refrigerarea de zi cu zi. Principiul lor de răcire se bazează în primul rând pe absorbția căldurii în timpul schimbării de fază a agentului frigorific chimic umplut intern, menținând astfel un mediu cu temperatură scăzută-. Acest articol va discuta în detaliu principalele componente chimice și mecanismele lor de acțiune ale pachetelor de gheață din cutia de prânz.
Principalele compoziții chimice
Pachetele de gheață pentru cutie de prânz folosesc de obicei următoarele tipuri de substanțe chimice ca agenți frigorifici:
1. Hidrații anorganici de sare
Cei mai obișnuiți agenți frigorifici pentru pachete de gheață sunt soluțiile apoase de azotat de amoniu (NH₄NO₃) sau clorură de amoniu (NH₄Cl). Aceste săruri suferă o reacție endotermă atunci când sunt dizolvate în apă, ceea ce duce la o scădere semnificativă a temperaturii ambiante. De exemplu, azotatul de amoniu absoarbe până la 26,5 kJ/mol de căldură atunci când este dizolvat, suficient pentru a scădea temperatura soluției sub 0 grade. În plus, acetatul de sodiu (CH₃COONa) trihidrat (CH₃COONa·3H₂O) este, de asemenea, o componentă comună, caracterizată printr-o schimbare de fază reversibilă, ceea ce înseamnă că se poate recristaliza după încălzire, permițând reutilizarea pachetelor de gheață.
2. Gel polimeric-Agenți frigorifici
Punctele moderne de gheață folosesc adesea amestecuri de polimeri și apă, cum ar fi poliacrilatul de sodiu (PAA) sau alcoolul polivinilic (PVA). Acești polimeri absorb apă pentru a forma un gel și eliberează lent energie rece prin adsorbția fizică a moleculelor de apă. Aceste pachete de gheață nu necesită de obicei refrigerare pre-răcire, pot fi folosite la temperatura camerei și sunt relativ sigure, făcându-le potrivite pentru conservarea alimentelor.
3. Materiale de schimbare de fază (PCM)
Unele pungi de gheață-de gheață de ultimă generație folosesc materiale organice cu schimbare de fază, cum ar fi parafină sau acizi grași (cum ar fi acidul stearic). Aceste substanțe suferă o schimbare de fază solid-lichid la anumite temperaturi (de exemplu, 5 grade ~ 18 grade ), absorbind o cantitate mare de căldură latentă, menținând astfel un mediu stabil-de temperatură scăzută. Avantajele materialelor cu schimbare de fază (PCM) sunt controlul precis al temperaturii și reutilizarea.
Mecanismul de răcire și efectul de conservare
Principiul de răcire al pachetelor de gheață se bazează în principal pe reacții endoterme sau reacții endoterme de schimbare de fază:
• Reacție endotermă de dizolvare (de exemplu, azotat de amoniu): Când sărurile se dizolvă, ele perturbă structura rețelei cristaline, consumând căldura înconjurătoare și provocând o scădere rapidă a temperaturii.
• Absorbția fizică a apei (de exemplu, gel polimeric): Materialele polimerice absorb apa și formează un gel, eliberând încet energia rece prin evaporarea sau adsorbția apei.
• Reacție endotermă de schimbare de fază (de exemplu, ceară de parafină): Materialele solide absorb căldura și se transformă în stare lichidă când ating punctul de topire, menținând o temperatură scăzută constantă.
În aplicațiile cutie de prânz, pachetele de gheață sunt de obicei depozitate separat de alimente pentru a evita contactul direct care ar putea face ca alimentele să devină umede sau să se strice. Timpul efectiv de răcire a acestora este în general de 2-6 ore, în funcție de temperatura ambiantă și de capacitatea pachetului de gheață.
Siguranța și protecția mediului
În timp ce pachetele tradiționale de gheață (de exemplu, azotat de amoniu) au un efect puternic de răcire, scurgerile pot provoca iritarea pielii sau a alimentelor. Prin urmare, produsele moderne tind să utilizeze polimeri ne-toxici sau PCM de calitate-alimentară. Pachetele de gheață reutilizabile (cum ar fi acetat de sodiu sau gel PVA) oferă avantaje mai mari pentru mediu prin reducerea utilizării materialelor plastice de unică folosință-.
Pachetele de gheață cutie de prânz au compoziții chimice diverse, inclusiv săruri anorganice, geluri polimerice și materiale cu schimbare de fază. Mecanismele lor de răcire se bazează în primul rând pe reacții endoterme sau pe procese de schimbare de fază. Alegerea tipului adecvat de pachet de gheață necesită luarea în considerare a nevoilor de refrigerare, a siguranței și a respectării mediului pentru a asigura prospețimea alimentelor în timpul transportului și depozitării. În viitor, odată cu progresele în știința materialelor, formulările de pachete de gheață mai eficiente și mai sigure vor optimiza și mai mult tehnologia de conservare a alimentelor.
